La cara oculta de la Lluna

Una part de la cara oculta de la Lluna es veu des de la nau espacial Orió en aquesta imatge presa el 21 de novembre de 2022, el sisè dia de la missió Artemis I - Imatge: NASA.

No hi ha res tan bonic com observar la lluna plena en eixir per l'horitzó marí. Sense núvols baixos ni boirines, el nostre satèl·lit mostra primer una línia brillant arran de mar, després n'ix un tros groguenc que va creixent ràpidament. Una vegada fora, de forma encara aplatada a causa de la refracció atmosfèrica, i d'un color groc pujat, mostra la seua cara usual de zones fosques i clares que a tots ens és tan familiar. Alguns hi veuen una forma d'un conill, d'altres uns amants besant-se. A la Safor és costum ja arrelat esperar l'eixida de la primera lluna plena de l'estiu. En pondre's el Sol, els enamorats de la Lluna ens enfilem cap a la platja per admirar la bellesa de la natura: la deessa Selene eixint de la mar.

La Lluna, però, no és només un objecte que ha inspirat poetes com Vicent Andrés Estellés o Federico Garcia Lorca, sinó, sobretot, és el cos celeste més pròxim i, per això mateix, el que més afecta la vida al nostre planeta.

Col·lisió entre Teia i la Terra - Imatge: NASA/JPL-Caltech.

Quan la Terra es formà, fa uns 4.600 milions d'anys, estava ben sola girant al voltant del Sol. En aquesta època primigènia, dura i caòtica, milers de cossos menuts o grossos encara no havien trobat el seu lloc final i xocaven contra un planeta o un altre. Va ser en aquell temps quan un cos tan gros com un petit planeta, que hem anomenat Teia, s'encreuà en el camí de la Terra i hi causà un desastre còsmic. I de l'encontre entre aquella Terra primitiva i aquest cos perdut isqueren la nostra actual Terra i un nou cos, la Lluna, aquesta a partir de les restes que quedaren en òrbita i anaren compactant-se.

En aquell temps aquella Lluna primordial era molt més a prop del que ho és actualment. L'atracció gravitatòria era tan gran que les marees que causava sobre la Terra eren descomunals. Extenses zones terrestres quedaven inundades cada poques hores per la influència lunar. Des de la superfície de la Terra, la visió de la Lluna devia ser espectacular. Llàstima que cap humà encara no existia llavors.

Ara, milers de milions d'anys després, continuem admirant la Lluna. Amb prismàtics o amb un telescopi, ens extasiem amb l'aspecte muntanyós que presenta. El relleu és reflex d'un passat difícil, turmentat, que es remunta als orígens del sistema solar. Les àrees fosques, anomenats mars, i les zones arrodonides, els cràters d’impacte, sense cap relació amb activitat volcànica, són els trets orogràfics més importants. Grans roques, romanents de la formació dels planetes, van caure sobre la Terra i la Lluna entre uns 3.800-4.100 milions d'anys, en l'època coneguda com el gran bombardeig, i formaren la major part dels cràters que avui observem. Molts d'aquells impactes foren tan intensos que es calcula que al voltant d'un de cada mil meteorits que arriben al nostre planeta són d'origen lunar. Més endavant es formaren els anomenats mars lunars, com ara el famós mar de la Tranquil·litat, grans planures basàltiques causades per l'alliberament de calor a partir dels últims grans impactes que van provocar una gran fusió i extrusió de laves basàltiques de l'interior de la Lluna.

La cara oculta de la Lluna - Imatge: NASA Lunar Reconnaissance Orbiter/GSFC/Arizona State University.

Aquest sistema Terra-Lluna tan particular forma un sistema lligat gravitatòriament i, com a tal, no es pot deslliurar de les lleis de la física. Ja des dels primers anys d'existència de la parella de cossos còsmics, les marees causades per la Lluna han tingut com a conseqüència una frenada progressiva del període de rotació de la Terra, que passà d'un dia de 22 h inicials a l'actual dia de 24 h de durada. Com a efecte col·lateral d'aquest alentiment de la rotació terrestre, la Lluna s'allunya del nostre planeta, a poc a poc, a un ritme actual d'uns 4 cm cada l'any. Aquests moviments combinats de la Terra i la Lluna són el mateix fenomen físic del cas de la ballarina sobre gel que gira ràpidament amb els braços plegats però que frena en estendre'ls. Tots dos casos són exemples ben clars de la llei de conservació del moment angular.

D’altra banda, la Terra també provoca marees sobre la Lluna i va frenant-ne la rotació. Es considera que, atés que la Terra és un cos molt gros, s'arribà molt ràpidament al moment en què el temps que trigava la Lluna a girar sobre si mateixa (rotació lunar) va ser exactament igual al temps que trigava a girar al voltant de la Terra (translació lunar). O dit d'una altra manera, el dia i l'any lunar van arribar a ser exactament iguals i continuen així. Aquesta situació a la qual ha arribat la Lluna, anomenada bloqueig orbital o rotació síncrona, ens ofereix un resultat no esperat. Des de la Terra veiem una cara lunar «bloquejada» i no podem tenir accés a la cara oposada.

Aquesta explicació del bloqueig de la rotació lunar no és, però, entesa per tothom. Molta gent creu que si la Lluna mostra sempre la mateixa cara és perquè el nostre satèl·lit no gira. Però, pensem-ho, si aquest fora el cas, en girar al voltant de la Terra, seríem capaços de veure-la completament.

La rotació de la Lluna està bloquejada i, per tant, hi ha una superfície visible i una altra d’oculta. A una cara li han cantat poetes i enamorats, l’han estudiada els astrònoms i és on han viatjat aventurers reals i de ficció, mentre que l’altra ha sigut totalment desconeguda. Durant segles la cara oculta ha estat un misteri. Per analogia amb la part visible s’ha suposat sempre que l’oculta seria similar i que també estaria plena de cràters i mars.

La primera foto de la cara oculta - Imatge: Luna 3, 1959. URSS.

Però tot això canvià amb el naixement de l'exploració espacial. L'any 1959, només dos anys després de l'Sputnik, els enginyers soviètics aconseguiren fer-hi arribar la sonda Luna 3, que va obtenir les primeres imatges de la cara oculta de la Lluna. La sonda va fer-hi 29 fotos analògiques que foren revelades, fixades i eixugades a bord i, després d'ésser escanejades amb una càmera de televisió, enviades per ràdio a la Terra.

Les sis millors imatges que mostraven el 70% de la cara fins ara amagada causaren sensació i moltes preguntes. En les imatges no es veien grans mars com hi ha a la cara visible, però la quantitat de cràters era molt superior. Amb imatges aconseguides posteriorment amb altres sondes espacials, com la també soviètica Zond, l'any 1965, i l'actual sonda de la NASA, Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), amb molta major resolució, ara sabem que només un 1% de la superfície de la cara oculta de la Lluna està ocupada per mars, mentre que a la cara visible, les planes lunars són el 31%. Però de cràters n'està plena. El mar de Moscòvia, el major dels mars, és realment molt menut, amb un diàmetre de només 277 quilòmetres. L'explicació d'aquesta gran diferència d’aspecte entre les dues cares lunars és encara motiu de discussió en el món acadèmic.

Fa poc els investigadors han suggerit que la calor residual de la Terra seria la responsable de la diferència d'aspecte entre la cara visible i l’oculta en aquells temps llunyans en què la Lluna acabava de formar-se després de l'impacte amb Teia. L’escorça lunar està formada de manera principal per plagiòclasis, minerals silicats de la família dels feldespats, en els quals l’alumini i el calci són els elements principals. La cara oculta de la Lluna, més allunyada de la calenta Terra, es va refredar abans i va permetre una condensació més primerenca d’aquests minerals, per la qual cosa es va poder formar una escorça més gruixuda. Per contra, en la part encarada cap a la Terra, la Lluna va romandre molt més temps calenta i fosa, amb la qual cosa es va formar una escorça molt més prima. Encara que en aquesta cara el nombre total de cràters seria semblant al de l’altra cara, els impactes dels asteroides podien penetrar més profundament en la Lluna i alliberar gran quantitat de magma interior que cobriren els cràters antics i formaren els grans mars lunars, com el de la Serenitat o el de la Tranquil·litat.

Cara visible i cara oculta lunar - Imatge: NASA Lunar Reconnaissance Orbiter/GSFC/Arizona State University.

El dia de Nadal del 1968 els astronautes de l'Apol·lo 8, en òrbita al voltant de la Lluna, foren els primers humans que veieren amb els seus ulls els paisatges amb cràters de la cara oculta lunar. També foren els primers a veure la icònica eixida de la Terra des de la Lluna.

Des de llavors multitud d’enginys han viatjat al nostre satèl·lit i dues missions, la Clementine i la Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), s’han dedicat exclusivament a fer la cartografia exhaustiva de la superfície de la Lluna.

La cara oculta de la Lluna és un indret difícil per a l’exploració espacial. Una cosa és observar-la des de l’òrbita i una altra és aterrar-hi. La Lluna sencera actua com una potent paret impenetrable a les ones de ràdio, de manera que no hi ha forma de comunicar-se des de la superfície de la Terra amb qualsevol enginy que hi vulga arribar. És per això que totes les missions automàtiques o tripulades han aterrat en la cara visible del nostre satèl·lit. En aquest cas els centres de control terrestre han pogut estar en tot moment connectats, tant amb les naus automàtiques, com amb els astronautes que trepitjaren la Lluna en les missions Apollo dels anys 60 i 70 del segle passat.

L’estació automàtica xinesa Chang’e 4 en la cara oculta de la Lluna - Imatge: CNSA.

Tanmateix, aquest panorama canvià fa quatre anys quan el 3 de gener de 2019 la nau robòtica xinesa Chang’e 4 aconseguí aterrar en el cràter Von Kármán, situat en la zona sud de la cara oculta. Per assolir tal proesa va caldre primer llançar el satèl·lit de comunicacions Queqiao a l’altra banda de la Lluna. Aquest es va situar en una òrbita d'halo al voltant del punt d’estabilitat gravitatòria L2, lloc on les forces de gravitació de la Terra i la Lluna es compensen sobre una nau espacial, a uns 60.000 km sobre la cara oculta, i, des d’on, pot albirar al mateix temps tant la Lluna com la Terra. Això permet que les dades i les imatges de Chang’e 4 s’envien directament a Queqiao i que aquest les retransmeta a la Terra.

Chang’e 4 és una estació fixa però des de la qual se separà el vehicle explorador Yutu-2, que actualment explora l’entorn del cràter amb diversos instruments a bord.

El robot explorador xinés Yutu-2 en la cara oculta de la Lluna - Imatge: CNSA.

Aquesta dificultat d’accés a la cara oculta és també alhora un avantatge per a la investigació científica. Com que les ones de ràdio de les emissions terrestres no hi arriben, és una zona lliure d’interferències radioelèctriques. Per això un cràter petit, en forma de bol, seria una formació natural apta per a la instal·lació d’un gran radiotelescopi. Per als telescopis a una escala molt més gran, es podria fer servir el cràter Daedalus de 100 quilòmetres de diàmetre i que es troba a prop del centre de la cara oculta. Les seues vores, de tres quilòmetres d'altura, serien adequades per evitar les pertorbacions de les comunicacions dels satèl·lits en òrbita lunar.

Finalment la cara oculta del nostre satèl·lit amaga un tresor. L’heli 3, un isòtop de l’heli, molt rar a la Terra però molt abundant a la superfície lunar, és una potent font d’energia que pot acabar amb el problema energètic de la humanitat. A diferència de l’heli normal, que té dos protons i dos neutrons al nucli, l’heli 3 té dos protons i només un neutró. Aquest isòtop és un combustible ideal per als futurs reactors nuclears de fusió previstos per a les pròximes dècades. La cara visible de la Lluna està parcialment apantallada per la Terra de les interaccions amb el medi interplanetari. És per això que es creu que a la cara oculta de la Lluna, menys protegida, hi ha d’haver una major concentració d’aquest valuós combustible que s’ha anat depositant al llarg dels mil·lennis, portat pel vent solar, les partícules energètiques que provenen del Sol.

Explotació minera d’heli 3 en la Lluna - Imatge: Jaxa

Moltes potències espacials com ara els Estats Units, Rússia, la Xina i també Europa ja preparen projectes de mineria lunar robotitzada per extraure’n el preciós heli 3. La cursa per tornar a la Lluna per explotar-la comercialment ha començat. Esperem que les futures bases i les mines a cel obert previstes no ens canvien la fesomia natural de la cara visible de la Lluna i que els poetes puguen continuar cantant-li, així com nosaltres puguem gaudir de la contemplació de la primera lluna plena de l’estiu.