Imagen de la luna llena, destacan los rayos brillantes que parten de Tycho, en el sur de la imagen, también de Copérnico y Erathostenes. Además de estos grandes cráteres, la imagen de la luna iluminada desde la vertical muestra infinidad de puntos brillantes, pequeños cráteres que reflejan más luz en la parte alta de su circo.

Evolución del conocimiento

El estudio de la Luna ha fascinado a la humanidad desde hace miles de años. Tales de Mileto (600 a.n.e.) apuntó que la luna reflejaba la luz del Sol. Pitágoras (580-500 a.n.e.) relacionó las fases de la Luna con su posición respecto al Sol. A simple vista se observan zonas claras y oscuras, fue Demócrito (460-370 a.n.e.) el primero en sugerir que se debían a la presencia de llanuras valles y montañas. La Luna perdía una parte de su mística al establecer en ella los mismos accidentes orográficos que en la Tierra, es posible que el nombre genérico de mares a las zonas oscuras de la Luna provenga de entonces. Aristarco de Samos (310-230 a.n.e.) midió el diámetro de la luna en comparación con el de la Tierra, obtuvo una proporción de 1:4, bastante parecida a la que conocemos hoy. También midió la distancia Tierra-Luna obteniendo 29 diámetros terrestres, frente a los 30 que aceptamos actualmente. Eratóstenes de Cirene (275-194 a.n.e.) midió el diámetro de la Tierra e Hiparco de Nicea (190-125 a.n.e.) conjugó los cálculos de ambos y obtuvo que la luna se encuentra a 385.530 km unos valores muy buenos. Actualmente aceptamos como distancia media 384.399 km.

El aumento del conocimiento quedó paralizado durante mil quinientos años. En la edad media las observaciones de Copérnico, Tycho y Kepler en los siglos XVI y XVII mejoraron el conocimiento especialmente de sus movimientos. Con la invención del telescopio el saber lunar se multiplicó de forma exponencial. Galileo fue el primero que la observó con un telescopio, a pesar de los pobres 30 aumentos de sus telescopios fue el primero en ver que en la superficie habían montañas y llanuras, mas el accidente mayoritario eran los cráteres. También que los mares no albergaban agua, si no extensas llanuras salpicadas de pequeños cráteres y de otras formaciones de poca altura. El siglo XVII concluyó con un buen número de cartografías de la Luna, mapas de gran calidad dibujados pacientemente a través del telescopio. También en los siglos XVII y XVIII se mejoró mucho el conocimiento de los movimientos de la Luna, movimiento extraordinariamente complejo por la cantidad de variables que lo condicionan. Leonhard Euler publicó hacia 1760 un conjunto de elegantes ecuaciones con las que calcular la posición de la luna. Con la aplicación de la fotografía en el siglo XIX se mejoró la cartografía de la Luna.

La Tierra en fase creciente al fondo del maria tranquillitatis. Contrasta el intenso color azul de la Tierra en contraste con el pobre color que muestra la Luna.

La exploración lunar con naves espaciales dio un salto cualitativo y cuantitativo en el conocimiento de la Luna. La primera nave que se aproximó a la Luna lo hizo en enero de 1959, en septiembre del mismo año el Luna 2 y en octubre el Luna 3 enviaron las primeras imágenes de la cara oculta de la Luna. Se acababa el misterio de la cara oculta, su fisonomía no distaba demasiado de la cara visible, aunque ponía de manifiesto diferencias que se estudiaran en los próximos párrafos. El 20 de julio de 1969 los humanos alcanzaron la Luna, el Apolo 11 se posó en el maria Tranquillitatis con dos astronautas, mientras el tercero quedó en órbita lunar a la espera de que sus compañeros iniciasen el camino de regreso. De aquel viaje llegaron a la tierra 21 kg de rocas lunares, en total se han rescogido casi 500 kilogramos de rocas lunares. Ya no hay que ir a la Luna para estudiarla, ya tenemos en la Tierra una buena cantidad de muestras lunares que han pasado por los laboratorios. Los resultados son públicos, se pueden consultar en la web: https://curator.jsc.nasa.gov/lunar/samplecatalog/index.cfm

Un estudio somero del conocimiento proporcionado por la exploración lunar haría sumamente extenso este capítulo. Invitamos al lector interesado en buscar información en Internet, recomendamos que sea información de fuentes fiables. Al final del tema también se puede descargar una lista con todos los satélites que se dirigieron a la Luna entre 1958 y 1976.

Superficie de la luna

La observación de la Luna con unos prismáticos o un pequeño telescopio visualiza dos tipos de superficies totalmente diferenciadas.

Maria: zonas oscuras con superficie lisa o con pequeñas rugosidades, observada con más detalle se perciben cráteres pequeños, grietas y montes de escasa altura. La forma de algunos de ellos es perfectamente circular como los maria Crisium o Imbrium, otros tienen un perímetro irregular. Algunos alcanzan 600 km de diámetro y están rodeados parcialmente de montañas.

Terrae: Zonas claras totalmente cubiertas por cráteres con tamaños desde 2 km¹ hasta 250 km. Unos son estructuras circulares con el fondo plano y un monte central, otros han sido derrumbadas parte de las paredes por la formación de otro cráter u observamos un cráter dentro de otro. A veces una montaña circular poco elevada de color oscuro apenas se levanta en una zona llana, es un cráter que fue cubierto por la lava de un impacto posterior, es un cráter fantasma.

Apolo 11 el suelo lunar con las huellas de Neil Amstrong, el primer hombre que pisó la Luna, da una buena idea de su composición y consistencia.

 La evolución temporal de la luna proporciona una explicación a estas dos tipos de zonas. Todos los cráteres que vemos con el telescopio han sido producidos por impactos de asteroides, teniendo en cuenta que en la luna la erosión es muy lenta, estamos viendo una superficie que tiene sobre de 4.000 millones de años, con todos los cráteres que se han producido en ese intervalo de tiempo. En los primeros millones de años del sistema solar debieron de haber miríadas de cuerpos de muy diversos tamaños con órbitas que se cruzaban con los grandes cuerpos del sistema, esa época conocida como gran bombardeo generó una superficie totalmente cubierta por cráteres. Los grandes asteroides producían impactos devastadores, rompían la corteza lunar y generaban tal cantidad de energía que la lava fundida del manto interior de la luna fluía por las grietas hasta la superficie. La lava rellenaba la cubeta excavada por el impacto borraba todos los cráteres anteriores y dejaba una superficie bastante más nivelada que la anterior. Este es el proceso de formación de una mar. El último gran mar que se formó en la luna fue el Mare Imbrium, hace 3.900 millones de años. Los grandes mares como el Oceanus Procellarum deben ser el resultado de varios impactos gigantescos.

La superficie está cubierta por el regolito lunar que en algunos lugares alcanza hasta 20 metros de espesor. El regolito está compuesto por materiales fragmentados de escasa cohesión, rocas ígneas de la primitiva corteza lunar, rocas de brecha expulsadas en la formación de cráteres, meteoritos de diversos tamaños. En la superficie hay una gruesa capa de polvo finísimo producido por el bombardeo de micrometeoritos. Se calcula que una roca de unos 10 centímetros se vaporiza en unos 50 millones de años debido al bombardeo de micrometeoritos y partículas atómicas como el viento solar.

Las fotografías de la cara oculta muestran un aspecto ligeramente diferente, no hay grandes mares, hay grandes cubetas excavadas por asteroides, pero no se han rellenado de lava. Esto se atribuye al espesor de la corteza. La atracción de la Tierra sobre la Luna aun fundida hizo que el núcleo de esta no ocupe exactamente la porción central y se encuentre desplazado hacia la Tierra. La corteza en la cara visible tiene unos 30 km a 40 km de espesor y en la cara oculta entre 70 km y 100 km.

Accidentes orográficos en la Luna

Cráter, consiste en una depresión circular rodeada por un circo montañoso. Los hay de todos los tamaños, los pequeños suelen ser como un casquete esférico, el fondo también es esférico. Los de tamaño mediano o grande tienen el fondo plano, algunos tienen el fondo oscuro y llano completamente un buen ejemplo es Platón. Otros y en especial los grandes tienen un monte central y las paredes forman gradas. Hay muchos ejemplos, por citar alguno Copernicus de 90 km de diámetro, o Langrenus de 135 km de diámetro en el maria Fecunditatis. Los más jóvenes muestran estructuras bien perfiladas, pero otros más viejos exhiben estructuras degradadas, invadidas por otros cráteres de formación posterior o por debris rocoso expulsado de otros cráteres. Si comparamos las paredes de Copérnico, joven, con Eratóstenes, viejo, ambos muy próximos veremos las diferencias en las paredes, más angulosas en el primero y suaves en el segundo.

Una magnífica imagen de Copernico. El circo montañoso no se eleva mucho respecto al suelo circundante, pero la pared interior es mucho más elevada. Las paredes por el interior son mucho más escarpadas con estructura de terrazas. El monte central tampoco muestra una gran elevación.

Fisuras o rimae, son accidentes estrechos y largos en forma de trinchera. La anchura suele ser varios kilómetros y la profundidad de algunos centenares de metros. Las grietas rectas se asocian a hundimientos del terreno entre fallas paralelas, causados por la tensión de la corteza. Las grietas sinuosas abundan en los maria son canales que se originan en cráteres pequeños y descienden hasta zonas llanas.

Crestas rugosas, elevaciones del terreno de algunos centenares de metros que se observan principalmente en los mares. El trazado es sinuoso y discurren durante centenares de kilómetros en las orillas de los mares con disposiciones que rara vez son radiales. Se supone que son erupciones a través de fisuras generadas en el mismo fenómeno que originó el mar.

Vista en primer plano del cráter Posidonius, la flecha señala una fisura o rimae sinuosa que circunvala la mitad del cráter. También algunas fallas rectas, seguramente debidas al hundimiento del suelo al enfriarse y contraerse.

La imagen muestra a Herschel en el centro, a su derecha Ptolemaeus. Importante la diferencia entre ambos, Herschel es un cráter joven, en su interior las paredes con aristas marcadas, Ptolemaeus más viejo con sus formas mucho más erosionadas. A la izquierda un cráter casi cubierto posiblemente por los escombros de los cráteres contiguos, su pared en el lado de Herschel está más allanada que las otras.

Fallas, rupturas de la corteza que producen estructuras lineales en forma de hundimientos. En ocasiones se producen en llanuras con desniveles de más de 100 metros, un buen ejemplo es la Rupes Recta en el Mare Nubium. Otras veces se observan en el interior de cráteres de impacto en el que el hundimiento de las paredes interiores ha generado escalones en las paredes. En estas ocasiones suelen tener forma circular concéntrica con el cráter.

Un pequeño cráter de forma circular del que parten rayos brillantes en dirección radial. El interior del cráter también exhibe su brillo.

Rayos de cráter, bandas superficiales brillantes que se extienden con dirección radial desde algunos cráteres, generalmente jóvenes. Cuando se iluminan verticalmente alrededor de algunos cráteres se observa estructuras circulares en las inmediaciones del cráter, o lineales de dirección radial que destacan del entorno por su brillo. También se observa un fenómeno similar en algunos cráteres pequeños con la cubeta y zonas próximas mucho más brillante que la mayoría de los cráteres. Se atribuye al material vaporizado en la formación de los cráteres, que forma cristales, al depositarse reflejan mucha más luz que el entorno. La luna refleja en su conjunto un 7% de la luz que recibe del sol, es un cuerpo verdaderamente oscuro.

Domos, son estructuras de forma cónica, con laderas suaves y alturas de algunos centenares de metros. Se supone que son volcanes de tipo escudo, generados por sucesivas erupciones de lava muy fluida y capas de ceniza, en algunas ocasiones exhiben un cráter en su cima. Suelen presentarse en grupo, generalmente en los maria. No es fácil identificarlos por la escasa altura, se requiere que la iluminación sea muy oblicua para que sus sombras resulten más evidentes.

Formación de un cráter, el proceso geológico más significativo que se ha producido en la luna es la formación de cráteres de impacto, se encuentran por todas partes con tamaños desde centímetros hasta enormes depresiones de 1.000 kilómetros. En el principio la corteza estaba compuesta en su mayor parte por rocas de origen magmático consecuencia de la elevada temperatura y de un intenso vulcanismo. La caída de asteroides rompe esa corteza. La zona que recibe el impacto debido a la presión y la elevada temperatura se funde y es dispersada, algunos de los gránulos de materia fundida y expulsada tienen tiempo de solidificar en formas cristalinas antes de caer de nuevo a la superficie. Estos son los materiales que forman los rayos de cráter y los cráteres de fondo brillante. Las rocas adyacentes son fundidas y apartadas, parte de estas rocas forman el fondo del cráter; cuando es de tamaño considerable en el fondo el llano y se observan fisuras sinuosas que seguramente tienen que ver con episodios de roca fundida. Las rocas de la parte exterior afectada por el impacto son fragmentadas y apartadas, forman el circo montañoso que rodea al cráter.

Si el cráter es lo bastante grande en el centro se forma un monte cuya elevación es inferior a las paredes, este surge como rebote de la corteza después del impacto. En algunos el impacto llega a romper la corteza y se rellena de lava procedente del interior, el fondo adquiere el mismo tono oscuro que los maria.

Luces y sombras, las imágenes de primeros planos obtenidas en los viajes a la luna muestra un mundo de grises, esto ya se sabía por las observaciones desde la Tierra, lo que se evidencia son los grandes contrastes entre luz y sombra. Los rayos de luz solar ante la ausencia de atmósfera llegan a la superficie con toda su intensidad, iluminando sobremanera las zonas expuestas a su luz, pero la misma falta de atmósfera es responsable de que no haya luz difusa, así que las superficies que no está expuestas a la luz solar son muy oscuras, no muestran detalles.

Listado de misiones entre 1958 a 1976

1) Por supuesto que existen cráteres de menos de 2 km pero la misma turbulencia de la atmósfera terrestre nos impide ver accidentes más pequeños.