Radiation simulation of ⁶⁰Fe in lunar regolith decay

En lo profundo de la historia de nuestro sistema solar, existen momentos de transformación violenta que dejan tras de sí huellas invisibles. Cuando una estrella masiva llega al final de su vida y explota como una supernova, actúa como una forja cósmica, creando elementos pesados y lanzándolos a través de la galaxia. Uno de estos elementos es el hierro-60, una versión rara y radiactiva del hierro que no existe naturalmente en la Tierra en cantidades significativas. Debido a que este isótopo se descompone a un ritmo constante y conocido a lo largo de millones de años, sirve como un reloj preciso para los astrónomos. Si una supernova ocurrió relativamente cerca de nuestro sistema solar en los últimos pocos millones de años, los restos de esa explosión habrían llovido sobre todo lo cercano, incluyendo la Luna. A diferencia de la Tierra, donde el viento, el agua y las placas tectónicas en movimiento reciclan constantemente la superficie y borran tales registros antiguos, la Luna ha estado geológicamente tranquila durante miles de millones de años. Su superficie polvorienta, conocida como regolito, actúa como un archivo prístino, preservando una capa de este hierro extraterrestre que cayó del cielo.

Un equipo de investigadores de la Universidad de Xizang y el Museo de Ciencias Naturales de Xizang se propuso recientemente comprender exactamente qué tan fuerte es la señal que este hierro enterrado emite. Cuando el hierro-60 se descompone, libera energía en forma de rayos gamma, que son partículas de luz de alta energía. Los científicos querían saber si estos rayos podrían escapar de la superficie polvorienta de la Luna y viajar hasta la Tierra, donde nuestros telescopios podrían captarlos. Para encontrar la respuesta, construyeron un modelo computacional detallado que simula el viaje de estos rayos gamma mientras intentan atravesar el suelo lunar. Tuvieron en cuenta el espesor de la capa de polvo, la densidad del suelo y la energía específica de los rayos, calculando cuántos serían absorbidos por el suelo frente a cuántos lograrían liberarse con éxito hacia el espacio.

La simulación reveló una diferencia marcada entre los rayos de baja energía y los de alta energía. La descomposición del hierro-60 produce tres tipos principales de rayos gamma, pero el tipo de menor energía, a 58.6 kiloelectrón-voltios, enfrenta un viaje difícil. El suelo lunar es muy eficaz para detener estos rayos más débiles; son absorbidos casi inmediatamente por las partículas de polvo que encuentran. El modelo mostró que solo los átomos de hierro situados en la capa más superficial del suelo, dentro de aproximadamente un centímetro y medio de la superficie, podrían contribuir a una señal que pudiera escapar. Aun así, la cantidad de energía que llega a la Tierra es increíblemente tenue, medida en aproximadamente 6.55 veces 10 a la potencia negativa 24 ergs por centímetro cuadrado por segundo. Esta señal es tan débil que es esencialmente invisible frente al ruido de fondo del universo.

En contraste, los rayos de mayor energía, específicamente aquellos de 1173 y 1332 kiloelectrón-voltios, se comportan de manera muy diferente. Debido a que transportan mucha más energía, pueden penetrar más profundamente en el suelo lunar, viajando a través de hasta diez centímetros de polvo antes de ser detenidos. Esta capacidad de viajar a través del suelo permite que un volumen mucho mayor de hierro enterrado contribuya a la señal. Como resultado, el flujo, o la cantidad de energía que llega a la Tierra, para estos rayos de alta energía es unas diez mil veces más fuerte que la señal de baja energía. Aunque esto es una mejora significativa, los investigadores encontraron que la cantidad total de radiación que nos alcanza es todavía demasiado tenue para que nuestros instrumentos actuales la detecten. Los mejores telescopios espaciales que tenemos hoy en día simplemente carecen de la sensibilidad necesaria para captar esta señal específica desde la Luna.

El estudio concluye que, si bien la Luna es de hecho un archivo perfecto para preservar la historia de las explosiones de supernovas cercanas, escuchar su historia a través de rayos gamma está actualmente fuera de nuestro alcance. La señal está ahí, enterrada en el polvo, pero es demasiado silenciosa para que nuestros oídos la escuchen con la tecnología actual. Este hallazgo no significa que la búsqueda haya terminado; más bien, proporciona un objetivo claro para futuras misiones. Los investigadores sugieren que si construimos detectores nuevos y más sensibles, específicamente sintonizados para estos rayos de alta energía, o si colocamos instrumentos directamente en la superficie lunar para evitar la distancia y la interferencia del espacio, podríamos finalmente escuchar el eco de aquellas antiguas explosiones estelares. Hasta entonces, el hierro-60 permanece como un testigo silencioso en el polvo lunar, esperando a una futura generación de instrumentos para desbloquear sus secretos.