Dos investigadores de las universidades de Valladolid y Alicante están desarrollando una formulación matemática para estudiar la rotación de la Luna, considerando que su estructura está formada por una capa externa sólida y otra fluida en el interior. La propuesta forma parte de un estudio internacional que plantea un modelo teórico mejorado sobre la dinámica orbital y rotacional de la Tierra y su satélite, y con el que la comunidad científica podrá obtener mediciones más precisas para asegurar las futuras misiones de la NASA a la Luna.
Juan J. A. Getino, del departamento de Matemática Aplicada de la Universidad de Valladolid, y Alberto Escapa, del departamento de Matemática Aplicada de la Escuela Politécnica Superior de la Universidad de Alicante, plantean en su estudio que la Tierra y la Luna pueden ser consideradas como sistemas “multicapa”. Para analizar sus movimientos, los investigadores han aplicado la mecánica hamiltoniana, una formulación de la mecánica clásica utilizada, entre otras cosas, para estudiar los movimientos de los cuerpos celestes según los efectos gravitatorios.
“La Tierra puede considerarse un sistema de tres capas, con un manto sólido exterior, una capa fluida intermedia y un núcleo sólido interior; y la Luna como un sistema de dos: una capa sólida exterior y otra líquida interna”, explica a SINC Getino. El investigador señala que la nueva propuesta aplica las teorías multicapa al estudio de los movimientos de rotación y traslación de la Luna, así como su interacción con la Tierra.
“El objetivo final de este trabajo multidisciplinar es desarrollar un modelo más completo de los movimientos de la Luna, de forma que se puedan interpretar correctamente los datos cada vez más precisos sobre la distancia entre ésta y la Tierra,”, indica Alberto Escapa.
Aunque se fundamentan en la mecánica clásica, las aportaciones de los científicos españoles a los estudios sobre la dinámica rotacional y orbital de la Luna forman parte de un proyecto más ambicioso basado en la teoría general de la relatividad de Einstein. De hecho el estudio, publicado recientemente en la revista Advances in Space Research, está liderado por el astrónomo relativista Sergei M. Kopeikin, de la Universidad de Missouri (EE UU), y en el que también participan otros investigadores de Estados Unidos, Alemania, Rusia y China.
Escapa puntualiza que esta propuesta es “una extrapolación a la Luna de un modelo matemático que habíamos desarrollado anteriormente para explicar las pequeñas modificaciones que experimenta el eje de rotación de la Tierra”. Aquel trabajo ayudó a mejorar los sistemas de navegación GPS, y en 2003 les valió a Getino y Escapa, junto a otros científicos, la concesión del Premio Descartes de Investigación de la Unión Europea.
Medir la distancia de la Tierra a la Luna con un láser
Hoy las últimas mejoras en la tecnología del sistema de medición por láser LLR (Lunar Laser Ranging) permiten calcular con una precisión casi milimétrica la distancia que separa la Tierra de su satélite. Esta experiencia se inició con los programas de la era Apollo hace más de 35 años, cuando se comenzaron a instalar en la superficie de la Luna los primeros reflectores CCR (corner-cube reflectors), unos dispositivos que reflejan los rayos de luz emitidos desde diversas estaciones terrestres, y que permiten monitorizar la distancia entre la Tierra y la Luna.
Las mediciones proporcionadas por el LLR son “cruciales”, según el estudio, tanto para progresar en la comprensión de las leyes fundamentales de la física gravitacional, como para mejorar el conocimiento acerca de la estructura interna de la Luna, además de para planificar las futuras misiones robóticas y tripuladas al satélite. El modelo teórico relativista, complementado con las aportaciones de los científicos españoles, puede ayudar a avanzar en estos campos.
La NASA está valorando la posibilidad de incorporar las propuestas de este modelo al programa “GEODYN”, un software desarrollado para analizar las órbitas de los satélites y estimar parámetros geodésicos, que podría permitir a las naves espaciales mejorar su navegación y alunizar con precisión en cualquier punto de la Luna.
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Referencia bibliográfica:
Kopeikin, S. M.; Pavlis, E.; Pavlis, D.; Brumberg, V. A.; Escapa, A.; Getino, J.; Gusev, A.; Müller, J.; Ni, W.-T.; Petrova, N. “Prospects in the orbital and rotational dynamics of the Moon with the advent of sub-centimeter lunar laser ranging”. Advances in Space Research 42 (8): 1378-1390, 2008.
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