¿Cuánta radiación hay en la Luna? Lo que midió Artemis I

A finales de 2022, la cápsula Orion de la NASA dio la vuelta a la Luna sin nadie a bordo. Bueno, casi nadie. Llevaba dos pasajeras de plástico, Helga y Zohar: dos torsos con forma humana rellenos de más de 10.000 cristalitos que iban anotando la radiación que les caía encima durante el viaje.

Esta semana, un equipo del Instituto de Física Nuclear de la Academia Polaca de Ciencias, en Cracovia, publicó lo que leyeron en algunos de esos cristales. Y el resultado tiene una parte esperada y otra que no. La esperada: cerca de la Luna hay más radiación que en la órbita de la Estación Espacial Internacional. La inesperada: la diferencia es menor de lo que uno imaginaría.

Para entender por qué, hay que hacer una pregunta que parece sencilla:

¿Cuánta radiación hay en la Luna, de dónde viene y por qué nos protege tan bien la Tierra?

¿Qué es la radiación espacial?

Es una lluvia de partículas con carga eléctrica que viajan a velocidades enormes. Cuando una de ellas atraviesa el cuerpo, va arrancando electrones a los átomos que encuentra en el camino y puede romper el ADN de las células. Una sola no hace nada grave. El problema es la suma de millones durante meses.

Hay tres fuentes. La primera son los rayos cósmicos galácticos, que, hasta donde se sabe, salen sobre todo de los restos de estrellas que explotaron muy lejos del sistema solar. Según la NASA, unos 9 de cada 10 son protones, casi 1 de cada 10 son núcleos de helio, y apenas el 1 % son núcleos más pesados, como el hierro. Esos pocos pesados importan mucho: un núcleo de hierro deja en su camino cientos de veces más energía que un protón que vaya igual de rápido. Es la diferencia entre una llovizna y un granizo.

La segunda fuente es el Sol, que de vez en cuando lanza ráfagas de protones en las tormentas solares. Ya conté en el blog qué pasa cuando una tormenta solar llega a la Tierra. La tercera es la más curiosa, y es la que explica el resultado de Artemis I. La guardo para dentro de un momento.

Antes, una unidad. La dosis de radiación en el cuerpo se mide en sieverts, o en milésimas de sievert (milisieverts, mSv). El sievert no cuenta solo cuánta energía recibiste, sino cuánto daño hace esa energía: diez gramos de llovizna y diez gramos de granizo pesan lo mismo, pero no le hacen lo mismo a tu techo. Para tener una escala, cada persona en la Tierra recibe en promedio unos 3 mSv al año de fuentes naturales, según el comité científico de la ONU sobre radiación (UNSCEAR), y la mayor parte viene del radón, un gas que sale del suelo.

¿Por qué la Tierra nos protege tan bien?

Porque tenemos dos escudos, uno encima del otro. Imagina que sales bajo la lluvia con paraguas y, además, con impermeable: el paraguas desvía casi todo, y lo que se cuela lo para el impermeable. El paraguas es el campo magnético. Una partícula con carga que entra en un campo magnético no sigue derecho: se curva. Muchos rayos cósmicos se desvían antes de acercarse.

El impermeable es la atmósfera. Sobre tu cabeza hay unos cien kilómetros de aire, y aunque el aire parezca nada, pesa tanto como una capa de unos diez metros de agua. Los rayos cósmicos que llegan chocan con el aire y se rompen en pedazos mucho antes de tocar el suelo. Esos choques, por cierto, son los que fabrican el carbono 14 que usamos para fechar huellas y huesos. Al final, de los 3 mSv anuales que recibes, solo unos 0,3 vienen del espacio.

La Estación Espacial vuela a unos 400 kilómetros de altura: está por encima de casi todo el aire, pero todavía dentro del campo magnético. Ha perdido un escudo y conserva el otro.

La Luna no tiene ninguno de los dos. No tiene atmósfera ni un campo magnético que la envuelva. En 2019, la sonda china Chang'e 4 midió en su superficie 1,369 mSv al día, unas 2,6 veces lo que recibe al día un astronauta de la Estación. Dicho de otra forma: en poco más de dos días sobre la Luna, una persona recibe lo que en la Tierra le llega en un año entero.

Entonces, ¿por qué la diferencia no es tan grande?

Sin ninguno de los dos escudos, uno esperaría que la Luna fuera muchísimo peor que la Estación, no solo unas pocas veces. Aquí entra la tercera fuente de radiación. Y es que el campo magnético de la Tierra no solo nos protege: también atrapa radiación.

Piensa en una red de pesca. Desvía buena parte de lo que viene nadando, pero lo que se enreda en ella se queda ahí, dando vueltas. El campo magnético hace lo mismo con algunas partículas: las atrapa y las pone a girar, rebotando de un polo al otro, en dos enormes anillos alrededor del planeta. Son los cinturones de Van Allen.

Los descubrió en 1958 el físico estadounidense James Van Allen, con un contador Geiger a bordo del Explorer 1, el primer satélite de Estados Unidos. A cierta altura, sobre Sudamérica, el contador marcaba cero. Van Allen y su equipo entendieron que no estaba roto: había tanta radiación que el aparato se saturaba y dejaba de contar.

Ese «sobre Sudamérica» no es casualidad. El campo magnético de la Tierra es más débil sobre Sudamérica y el Atlántico Sur, y ahí el cinturón interior baja más cerca del suelo. Se llama anomalía del Atlántico Sur. Según un estudio de la NASA, casi toda la dosis de protones atrapados que recibe la Estación Espacial le llega al cruzarla, en tránsitos de 10 a 15 minutos. Quiero decir: cuando la Estación cruza el cielo del sur de Brasil o del Atlántico Sur, sus astronautas reciben un empujón extra de radiación.

Y eso explica el resultado de Cracovia. En palabras de Paweł Bilski, uno de los autores, esos protones atrapados pueden ser la mayor parte de la dosis de un astronauta en órbita baja. Cerca de la Luna, esa parte desaparece, porque los cinturones no llegan tan lejos. La dosis total sube por los rayos cósmicos galácticos, pero también se pierde una fuente importante. Una cosa compensa en parte la otra.

¿Es mejor o peor la radiación de la Luna?

Es distinta, y eso es lo que mostraron Helga y Zohar. Los protones de los cinturones tienen relativamente poca energía: entran al cuerpo y se frenan, unos más afuera y otros más adentro. Por eso, en un experimento parecido hecho más de una década antes en la Estación Espacial, la dosis quedaba repartida de forma desigual dentro del maniquí.

Cerca de la Luna, en cambio, la dosis salió casi igual en todo el cuerpo. Los rayos cósmicos galácticos traen tanta energía que atraviesan al maniquí de lado a lado y solo dejan una parte de ella en el camino. Es como la diferencia entre una piedra que tiras a un estanque, que se hunde y se queda a cierta profundidad, y una bala que lo atraviesa de orilla a orilla.

Eso es una mala noticia para el blindaje. A los protones de los cinturones, que traen menos energía, los frena una pared razonable. A un núcleo de hierro que viene de otra parte de la galaxia, casi nada lo frena del todo, aunque una buena pared sí lo amortigua: dentro de Orion, la dosis de rayos cósmicos fue hasta un 60 % menor que la medida antes por sondas con poco blindaje.

Otro artículo, publicado en Nature en 2024 con datos de la misma misión, mostró que el lugar donde te sientas dentro de la nave importa mucho. Al cruzar el cinturón de protones, la dosis dentro de Orion cambiaba hasta cuatro veces según el rincón donde estuviera el detector. Y girar la cápsula durante ese cruce bajó la dosis a la mitad, porque ponía más pared entre la radiación y la cabina. En los rincones más protegidos, según el centro aeroespacial alemán (DLR), una tormenta solar grande dejaría como máximo 150 mSv.

¿Qué no sabemos todavía?

Bastante. Los resultados de Cracovia son preliminares, y la dosis de una misión depende de la ruta, del blindaje y, sobre todo, del Sol. Por eso no voy a darte un número de «cuántas veces más» que el de la Estación: el anuncio no lo da, y para mí inventarlo sería peor que dejar la pregunta abierta.

El Sol complica todo. Cuando está muy activo, su propio campo magnético desvía parte de los rayos cósmicos que vienen de la galaxia, pero también lanza más tormentas. Cuando se calma, pasa lo contrario. La NASA anunció en octubre de 2024 que el Sol había llegado al máximo de su ciclo actual, así que, a medida que se calme hacia el final de la década, cabe esperar menos tormentas y más rayos cósmicos.

Y falta lo más importante: medir personas, no maniquíes. En abril de este año, la tripulación de Artemis II (Reid Wiseman, Victor Glover, Christina Koch y Jeremy Hansen) le dio la vuelta a la Luna con dosímetros encima. Hasta donde pude encontrar, sus datos todavía no se han publicado.

Qué puedes hacer con esto

• Lee las unidades. Un titular que dice «radiación 200 veces mayor» no te dice nada si no sabes durante cuánto tiempo. 1,369 mSv al día es mucho para vivir en la Luna, y poco para una visita de unos días si lo comparas con el límite de toda la carrera de un astronauta de la NASA: 600 mSv.
• Recuerda el número de casa. Unos 3 mSv al año es tu fondo natural. La mayor parte viene del suelo, no del espacio.
• Mira el clima espacial. El Centro de Predicción del Clima Espacial de la NOAA publica gratis sus alertas de tormentas solares. Cuando haya una misión camino a la Luna, puedes ver qué tan movido está el Sol.
• Si vives en el sur de Sudamérica, levanta la cabeza. Estás debajo de la anomalía del Atlántico Sur, donde el escudo magnético de la Tierra es más delgado. En el suelo no te afecta, porque la atmósfera sigue ahí; pero es tu pedazo de cielo en esta historia.

Bilski, Van Allen y la gente que mide lo invisible

Creo que lo más bonito de esta historia es que está hecha de cosas pequeñas. Van Allen descubrió los cinturones porque se negó a creer que su contador estaba roto. El equipo de Bilski fabrica cristales de unos milímetros que funcionan como una película fotográfica: después del viaje, los iluminan con luz azul y, bajo el microscopio, cada partícula que pasó deja una línea roja que se puede seguir. Y la NASA le pidió a la tripulación de Artemis II que, si llegaba una tormenta solar, armara su refugio amarrando las provisiones contra la pared menos protegida de la cápsula.

La NASA apunta a 2028 para volver a pisar la Luna. Cuando eso pase, las personas que bajen llevarán encima lo que aprendimos de dos maniquíes, de unos cristales polacos y de un contador Geiger que marcaba cero sobre Sudamérica.

¿Tú irías a la Luna sabiendo que en dos días sobre su superficie recibirías la radiación de un año en la Tierra?