jueves, agosto 29, 2013

Luna hueca

Pongamos por caso que a uno le gusta la literatura inglesa. Pero para disfrutar de una buena lectura tenemos el escollo del idioma, así que compramos un libro que ha sido traducido al español, que es lo que entendemos. Y aquí comienzan los problemas, porque una traducción puede ser buena o mala. El que no sabe inglés tiene que fiarse de que lo que le han traducido es correcto.

Puede ser que este hipotético aficionado a la literatura inglesa quiera realmente entender de primera mano lo que lee. Leer el original, acudir a la fuente. Y entonces decide aprender inglés. Ahora es capaz de ver cuales son malas traducciones, traducciones mejores, buenas y malas obras, ... e incluso truños infumables. Aunque lo mejor de todo, es poder apreciar detalles que son muy complicados o imposibles de traducir, como pueden ser chistes basados en juegos de palabras. Y no satisfecho con ese nivel de entendimiento, a lo mejor quiere indagar en el trasfondo de la crítica económico-social presente en los párrafos más memorables de Harry Potter (por decir algo), y entonces le da por estudiar filología inglesa o similares.

A donde quiero llegar es que cuando a alguien le interesa profundizar, entender, o incluso investigar un tema, necesita hablar y dominar el "lenguaje" propio de ese tema. Pasemos de la literatura a la naturaleza, y de un lector a uno de esos "amantes del misterio". En vez de traducciones de libros, tiene divulgación científica, que puede ser buena o mala. En vez de aprender inglés, necesita aprender el lenguaje de la ciencia (que por ejemplo en el caso concreto de la física son las matemáticas) para poder entender de donde salen ciertas teorías o hipótesis, apreciar detalles interesantes, y/o poder diferenciar entre buenas y malas divulgaciones (o directamente disparates). Y ya en el caso extremo de alquien que quiere desvelar misterios como la estructura interna de la Luna y su origen, no le va a quedar más remedio que sacarse alguna carrera como física o geología.

Así, cuando uno escucha a Carlos Canales y Jesús Callejo (C&C) hablar sobre la Luna (a partir del Min. 14:15)

y decir barbaridades como:

[La sonda] Lunik impactó contra el suelo lunar, y sorprendentemente los científicos rusos comprobaron que la Luna actúa como si fuera una cámara de resonancia.
Carlos Canales (min 21:18)
No es un cuerpo redondo (...) estiman esa capa [superficial de la luna] de Titanio en unos 30 km de espesor que es lo que le daría esa consistencia por una parte circular, y por eso ese sonido a hueco cuando se estrellaron delibradamente esas naves tanto rusas como americanas.
Jesús Callejo(min 22:31)

...siente que le están diciendo que en Dinamarca huele mal, porque lo pone en Hamlet

Por lo visto no es suficiente con tener a defensores de la Tierra Hueca, ahora resulta que la Luna también lo es. Más aún, la Luna es un ingenio artificial extraterrestre que controla nuestros ciclos circadianos, puesta ahí para que no podamos vivir fuera del planeta. Y la principal razón que lo demuetra son... ciertas anomalías que C&C no entienden. O más bien, que otras personas (los rusos Mijail Vasin y Alexander Sherbakov) no entendieron en su momento (allá por los años 60), y que C&C repiten despreciando varias décadas de investigación espacial. Ahora júntelo con otras teorías sobre ciclos circadianos que datan de los años 80, y obtendrá

una de las teorías más avanzadas, vanguardistas y extrañas.
Carlos Canales (min 14:48)

que no deja de ser el típico reciclado de misterios inexistentes. Pero sacudámonos la imagen de un obrero dando golpes a la superficie lunar, como quien golpea los azulejos del cuarto de baño antes de elegir donde taladrar, y entremos en materia.

Como decía, la teoría de la Luna artificial data de los años 60, y ha llovido desde entonces. Y también se ha investigado (por mucho que lo ignoren C&C), para llegar a modelos y teorías sobre la formación y estructura de la Luna.

A estas conclusiones se llega por medio del lenguaje de la ciencia, y para llegar a traducirlo al lenguaje llano se requiere a veces ir traduciendo primero otras cosas. La pseudociencia en cambio va por el camino directo de buscar anomalías, e imaginar respuestas sin pasar por el proceso de entender el problema, o de si la respuesta efectivamente lo soluciona. Mientras hacer ciencia es un proceso complejo, hacer pseudociencia no es más que un atajo para ir al final del libro, saltándose las 1000 páginas entre medias (o inventándoselas si hace falta).

Es por eso que para explicar por qué la Luna no está hueca, hay que empezar por hablar de la Ley de Gravitación Universal (LGU). Que todo el mundo sabe formuló Newton, y tiene una expresión matemática determinada.

Gracias a Cavendish, (y posteriores refinamientos) sabemos el valor de G (G=6.67·10-11Nm2/kg2). También sabemos que un cuerpo en la superficie de la Tierra (RT=6371 Km) se acelera bajo la acción de la gravedad con una aceleración g=9.81 m/s2. Con lo que podemos estimar la masa de la Tierra en MT=5.97·1024 Kg.

Volvemos a la LGU, y deducimos de ella la tercera Ley de Kepler ("el cuadrado del periodo es proporcional al cubo del radio de la órbita"), y con ella podemos estimar ahora la masa de la Luna, mL=6.3·1022 Kg:

Nótese que no se necesita salir del planeta para estimar la masa de la Luna. Basta hacer unas buenas observaciones para conocer su periodo (27 días, 7h y 43 minutos), y triangular la distancia media a la Luna(384400 km). La masa de la Tierra la hemos calculado previamente. Así que no hace falta llegar al siglo XX ni a la era espacial para tener una buena estimación de la masa lunar.

Entrando ya en la era espacial, uno puede precisar más, y colocando una nave en órbita a una distancia conocida de la Luna, y con un periodo igualmente conocido puede calcular de nuevo la masa de la Luna, y afinar más: mL=5.98·1022Kg.(7.64·1022 según wikipedia. Nótese que nuestra estimación "sin salir del planeta" está en los mismos rangos de valores.)

Una de las derivadas o detalles de la LGU, es que no tiene en cuenta cómo está repartida esa masa dentro del volumen que rellena. Es decir, la luna podría estar hueca, ser maciza, o tener forma de berenjena. Eso a la LGU le da igual, lo que importa es que la masa total es la que es. Para hablar de la estructura, tenemos que pasar a hablar de la densidad. La densidad es la cantidad de materia que hay en un volumen dado. Podemos pensar que la Luna es una esfera maciza y homogénea de 1737 km de radio, por lo que tiene una densidad media de 2719 Kg/m3 (3340 Kg/m3 según Wikipedia).

¿Que ocurriría si la Luna estuviera hueca? Que TODA la masa que hemos calculado debería estar contenida en las zonas no huecas, en las paredes. Es decir, pensemos en una Luna hueca de 5.97·1022Kg, con una corteza de 30 km de espesor como de la que hablaba Jesús Callejo. Toda la masa se acumula en esos 30 km. La densidad media (condiderando todo el volumen, incluido el hueco) sigue siendo la misma, pero la densidad de la corteza es mucho mayor: 53403 Kg/m3. Para ilustrar mejor qué significa, piensa en una cubo de 10 cm de lado: contendría 53.4 Kg. Por comparación, el Osmio, el elemento más denso de la tabla periódica, tiene una densidad de 22.6 Kg por cada cubo de 10 cm.

Jesús Callejo en realidad sólo habla de una corteza exterior de Titanio (cuya densidad es de 4.5 Kg en un cubo de 10 cm) de 30 Km. Lo que quiere decir que le quedarían aún 5.4·1022 Kg de materia a repartir como buenamente le parezca por el interior. Teniendo en cuenta que estamos hablando de una nave espacial, que contendrá habitaciones o estancias que estarán principalmente huecas, la densidad de las paredes y estructuras no huecas... no serán de 53 Kg por cada cubo de 10 cm de lado, pero aún así se antojan bastante elevadas. Pero en pseudociencia eso son los detallitos que hay que incluir en las 1000 hojas que uno se salta para ir al final del libro, que no se espera que nadie se lea, y que por eso mismo nunca se escriben.

Hasta ahora sólo hemos abordado un detalle que nos dice que eso de una Luna hueca tiene unos problemas conceptuales serios. Unos problemillas que se podrían conocer sin necesidad de mandar satélites a la Luna, pero que no abordan directamente la cuestión: ¿Cual es la estructura de la luna y cómo podemos saberlo? Desde luego, no con el avanzado método Callejo de golpear con los nudillos y escuchar si suena a hueco. Pero en el fondo son preguntas legítimas y sensatas.

Pues una forma es... tal y como dicen C&C. Sus explicaciones no son las mejores precisamente, y tengo dudas sobre si realmente las entienden y simplemente las leyeron por ahí y las repiten como loros (ok, de acuerdo, tengo pocas dudas de que realmente fue así). Pero a lo que se refieren es que cuando cae sobre la Luna un asteroide o una sonda, se producen perturbaciones que se transmiten por el satélite, como si fueran pequeños lunamotos, selenomotos (o como se diga). Cómo se transmiten estas perturbaciones da información sobre qué regiones atraviesa, cuales no, sus propiedades, y en definitiva, interpretar estas perturbaciones es lo que puede dar información sobre la estructura interna de la Luna.

Varias sondas dejadas allí por los americanos han recogido durante años esta información. El mismo tipo de información en el que dicen C&C que se basaron Vasin y Sherbakov para llegar a su conclusión de la luna hueca. Las expresiones "caja de resonancia" (Canales), o "suena a hueco" (Callejo) serían versiones muy divulgativas (tanto que hasta pierden su significado real) sobre cómo es la transmisión de vibraciones por la Luna. Pero el consenso científico después de 40 años viendo esas cajas de resonancia y sonidos a hueco es justo el contrario. Por ello es bastante sorprendente que se rescate esa teoría tanto tiempo después, despreciando todo lo ya conocido sobre la Luna.

Estudiar la sismología lunar es una forma de conocer su estructura interna. Pero no es la única. Y como de sismología no entiendo, voy a explicar otra que también demuestra que la Luna es maciza. Los objetos tienen una serie de propiedades que afectan a su movimiento. O más concretamente, que afectan a como cambian su estado de movimiento. Una de ellas es la masa: se puede interpretar como la resistencia de un objeto a ser acelerado. Si tenemos dos objetos, con masas M y m, y se les aplica la misma fuerza, al más pesado le costará más ponerse en movimiento. Se acelerará más despacio. Presenta más resistencia para acelerarse y moverse en movimiento rectilíneo. Es una forma de entender la masa, y su relación con el movimiento.

Bueno, pues ahora toca introducir el Momento de Inercia, que es lo mismo que la masa, pero relativo a rotaciones: a mayor momento de inercia, más le cuesta a un objeto ponerse en movimiento de rotación. Es una propiedad que está relacionada con la estructura del objeto, por lo que es directamente relevante a la cuestión que estamos tratando. Aunque tengan la misma masa, no es lo mismo un objeto hueco, que otro macizo, porque su momento de inercia es distinto.

Esta animación, sacada de la wikipedia, ilustra el movimiento de 4 objetos con igual masa, pero distinto momento de inercia. La bola roja es una bola hueca. La naraja, es la sólida. Véase cómo a la maciza le cuesta menos empezar a rodar que a la hueca, se acelera más rápido.

En el caso de cuerpos celestes, se usa el momento de inercia normalizado. No es más que una forma de poder expresar el momento de inercia independiente de la masa, para poder comparar objetos con distinta masa. En particular, para una esfera maciza y homogénea, el momento de inercia normalizado es de 2/5=0.4. Para una esfera hueca, este valor es de 2/3=0.66. Cualquier cosa entre medias tendrá un valor entre estos dos extremos. Por ejemplo, supongamos que la Luna tiene un radio interior, que define el espacio del hueco. En función de este radio se puede calcular el momento de inercia, y se puede ver esta variación entre los dos extremos:

Durante estas décadas, ha habido múltiples sondas orbitando alrededor de la Luna. Y se han usado para obtener datos del campo gravitatorio de ésta. Entre los parámetros que se pueden extraer de estos datos, está el momento de inercia, y el que se ha medido para la Luna es de 0.3932. Para la Tierra, es de 0.33. Lo cual debería zanjar definitvamente el asunto: la Luna (y la Tierra) son macizas.

Quizás sólo haya que explicar a los más curiosos por qué los valores medidos son menores que los teóricos (lo cual, de paso, perjudica aún más a la hipótesis de la Luna hueca). Arriba he señalado el valor teórico para una esfera maciza y homogénea, es decir, si la densidad es constante en todo el volumen. Los cambios de densidad, también afectan al momento de inercia. Pensemos en que disminuimos la densidad del núcleo, y aumentamos la del exterior de una esfera. El caso límite de este supuesto es vaciar el núcleo, ahuecarlo, por lo que el momento de inercia tenderá a aumentar, a parecerse al de una esfera hueca. ¿Y al revés?¿Y si el interior es más denso que el exterior? Pues lo que ocurre es que el momento de inercia disminuye. Tal y como se observa. Lo que demuestran los valores de 0.39 y 0.33 de la Luna y la Tierra, es que sus núcleos son más densos que el exterior.

Actualización 11/9/13

Añado aquí un gráfica del momento de inercia de los planetas del sistema solar, recopilando datos de de aquí:

La línea roja marca lo que parece una tendencia. Viene a colación de alguno de los comentarios, donde se pregunta si alguna estructura específica que incluyera algún hueco en la Luna podría resultar un momento de inercia como el medido. Por poder, podría ser, pero suponiendo una estructura muy concreta y especial. Otra cosa es que luego cuadre con los datos sismológicos. Y como se puede intuir, el valor del momento de inercia parece seguir una tendencia relacionada con el tamaño de los planetas.

Actualización 13/2/14

Prueba de lo poco que pasa gente por el blog, o de que no leen la entrada, es que en 5 meses nadie me ha advertido de que hay una errata en el gráfico: Venus y Marte están intercambiados. Venus tiene un radio ecuatorial similar a la Tierra, mientras que Marte es más pequeño.

Y así es como una "vanguardista" y "novedosa" idea de hace 40 años queda como lo que es: un libro bastante malo escrito en un lenguaje distinto al de la ciencia.

Como pueden ver, ha sido una parrafada para llegar a que la Luna es maciza, y que su núcleo es más denso que su exterior. Una parrafada en la que ha habido que hablar de la Ley de Gravitación Universal, de masa, densidada, sismología y momentos de inercia. Esto es lo que cuesta rebatir ideas felices como que la Luna es hueca. La ciencia no tiene atajos.

¿Qué les ha costado a C&C soltar en la radio que la Luna es una nave espacial? Nada. Sólo reciclar una teoría de hace 40 años, despreciando décadas posteriores de investigación espacial.

Las mentiras pueden dar la vuelta al mundo antes de que la verdad tenga tiempo de calzarse las botas

21 comentarios:

At-P dijo...

Julio, la entrada es sencillamente impresionante. Tan sólo una pregunta, porque entiendo que es parte de la labor de un divulgador ¿has enviado este análisis a los C&C para que traten de REBATIRLO (palabra que les debe sonar a chino)?

Si, se la respuesta, y se lo que me vas a decir pero... demonios, que luego no digan que "a ellos nunca nadie les dijo nada" ¿no crees?

Julio Plaza dijo...

Pues no he hecho intento por decírselo directamente, pero tampoco sabría cómo.

De todas formas, la entrada no es tanto desmentir la ocurrencia de la luna hueca, como criticar que ellos, como aficionados (y divulgadores) de eso que llaman el misterio, no hayan hecho ni el intento de saber cual era el estado actual del tema. Y es extensible a los misteriólogos en general. Prefieren quedarse con cosas de hace 40 años como si no hubiera datos nuevos. No es que desconozcan el conocimiento científico pasado y actual, es que lo ignoran vilmente, lo evitan.

Alguien honestamente interesado no dudaría en estudiar para poder avanzar. Pero el que vive de los misterios, no quiere resolverlos, sino seguir reciclándolos.

Antonio dijo...
Este comentario ha sido eliminado por el autor.
Antonio dijo...

¿Cómo se calcula el momento de inercia de un planeta o un satélite?

Julio Plaza dijo...

En este enlace (que estaba en en el texto), informan de que lo han medido (de hecho, que refinan medidas anteriores)

El método exacto no lo sé, pero por lo que cuentan, se basan en un satélite que tiene estabilizzado su eje de giro. En su órbita por la luna, sufre perturbaciones, que se pueden medir. Lo que se intuye es que estas perturbaciones se relacionan con el propio movimiento de giro de la Luna sobre su eje, por por tanto con su momento de inercia.

Julio Plaza dijo...

PArece que el enlace no ha salido en el comentario. Lo dejo tal cual: http://www.sciencemag.org/content/281/5382/1476.full.html

Albert dijo...

Entrada buenísima, gracias por compartir tus conocimientos con nosotros y ánimos para continuar.

Antonio dijo...

Hola:
Gracias por el enlace.
Según he entendido, el cálculo de ese índice relacionado con el momento de inercia se deduce del movimiento de libración de la luna. No pongo en duda ni las mediciones ni la conclusión.
Podemos dar por sentado que la densidad en la zona central de la Luna ha de ser mayor que en la corona exterior. Sin embargo, ¿podemos asegurar que esa densidad sea una función continua y decreciente en función de la distancia al centro? ¿No podría haber un nucleo denso mayor del esperado, coronas esfericas de material poco denso y una capa superficial de alta densidad?

Julio Plaza dijo...

Pues ya depende del modelo concreto que propongas, y cómo de complicado sea, para poder obtener el momento de inercia que te interesa. Con un modelo simple de una corteza de Titanio de 30 km, un núcleo sólido, y el resto un vacío (o una densidad media despreciable), para obtener ese momento de inercia el nucleo debería tener 1669 km de radio (es decir, 38 km entre la corteza y el núcleo vacío). Este gran núcleo tendría una densidad media de 2812 Kg/m^3. A grosso modo, sólo el 6% del volumen de la luna sería hueco.

(El modelo de Vasin y Sherbakov dejaba 100 km de vacío entre la corteza y un nucleo, que habría contenido el combustible de la luna artificial, y supongo que el nucleo no sería homogéneo, sino lleno de estancias)

Luego estos datos tendrían que cuadrar con los que se deducen de la sismología, que es una medida más directa de la estructura interna que el momento de inercia.

Antonio dijo...

Hola:
Apostar por una Luna 'natural' en lugar de 'artificial' es una buena opción. Yo me apunto.
Desear creer nubla la mente... pero 'desear no creer' también.
Saludos

Chany dijo...

Maravilloso.

Felipe Calvo dijo...

Cuando estuve en Nueva York, en el planetario nos pusieron una animación por ordenador narrada por Robert Reford de como se supone que la luna se formó a partir de la colisión de un asteroide gigante sobre la tierra. Me pareció impresionante y desde luego, si lo dijo Robert Reford, tiene toda la razón :)

Julio Plaza dijo...

Cuando surgió la idea esta de la luna hueca, ya se pensaba en que la luna nació tal y como dices. Lo cual no quiere decir que la teoría no tuviera flecos o puntos débiles (y supongo que aún los tendrá). Pero son esos puntos débiles en los que siempre se apoyan para refutarla y proponer estas otras "alternativas", sin tener en cuenta qué detalles sí estaban correctamente explicados.

En realidad, este proceder es aplicable a todas las pseduociencias. "La teoría A no explica x, así que es falsa"... pero sí explica y,z,k,l,m,n,o, e incluso muchas veces tiene buenas aproximaciones a x. Pero eso no cuenta a ojos de un charlatán. Eso es despreciar el conocimiento.

Albert dijo...

Muy buen post. Os dejo el enlace a otro post también muy interesante que han publicado hoy que con argumentos similares demuestra la imposibilidad de que la Tierra esté hueca:
http://naukas.com/2013/12/03/y-si-la-tierra-fuera-hueca/

Nacho dijo...

¿Qué hay de este link y la información que ahí aparece?

http://ovnisultimahora2.blogspot.com/2014/01/la-luna-un-fenomeno-inexplicable.html

Julio Plaza dijo...

Pues partiendo de que mencionan a Vasin y Sherbakov, que son los que indirectamente originan esta entrada... no me parece que aporte nada interesante.

Empezaría por comprobar que esas citas son correctas y están correctamente atribuidas, seguiría por comprobar cual es el consenso científico al respecto y cuales son las anomalías que a día de hoy pueda haber, y por último, te diré que el "no lo entiendo" no sirve para probar nada.

Julio Plaza dijo...

En fin... que entre quedarse con analogías mal traídas de hace 40 años ("sonaba como una campana"), o datos actuales que demuestran que la luna es maciza, la elección parece bastante sencilla, salvo para quien no quiera enterarse.

Albert dijo...

Esta semana se hapublicado otro interesante post sobre la Tierra hueca, os dejo el enlace:
http://cienciadesofa.com/2014/02/respuestas-xii-tierra-hueca.html
Saludos

Julio Plaza dijo...

GRacias por los links, Albert :)

Anónimo dijo...

Gracias por la entrada.
Quería incidir en cómo pueden decir que la luna "suena a hueco" en ausencia de atmósfera.
Gracias

Julio P dijo...

Eso forma parte del no saber expresarse. Es un intento de analogía, pero de tan divulgativos que pretenden ser, se pierde el sentido.

Lo que se sobreentiende es que cuando un meteorito choca con la luna, la superficie vibra como cuando hay un terremoto (selenomoto?, lunamoto?), y lo que dicen es que esa vibración permanece mucho tiempo, como ocurre con objetos huecos como campanas. Y ya está. Recurren a una analogía sin saber si es correcta o no, y la toman al pie de la letra para llegar a la conclusión que tienen preestablecida.