Nueva hipótesis explica la extraña geología asimétrica de la Luna

Uno de los mayores misterios para distintas generaciones de astrónomos es por qué el lado oculto y el lado visible de la Luna son tan distintos a nivel de morfología y composición.

Luna
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Los misterios del cosmos no solo se encuentran en los cuerpos más alejados de nuestro planeta. El sistema Tierra-Luna sigue albergando muchos enigmas para la ciencia. 

La hipótesis más aceptada sobre la formación de la Luna consiste en que un cuerpo del tamaño de Marte (Theia) colisionó con una Tierra en formación. Los escombros de esta colisión acabaron formando la Luna que, siendo más pequeña, probablemente se enfrió rápidamente y se congeló, geológicamente hablando. En principio, se acepta la hipótesis de que la Luna no disponía de la suficiente masa como para albergar todos los procesos compatibles para la vida que sí prosperaron en la Tierra

Pero el aparente dinamismo temprano de la Luna desafía ahora las ideas de cómo fue formada, y hace que sea posible que tengamos que desechar la hipótesis de Theia, aunque todavía sin alternativas para suplirla. 

Nuestra luna es un cuerpo rocoso relativamente frío con una cantidad limitada de agua y poco procesamiento tectónico. Décadas de observaciones han demostrado que la historia lunar fue mucho más dinámica de lo esperado, con actividad volcánica y magnética ocurriendo hace tan solo mil millones de años, mucho más tarde de lo esperado. 

Diferencias entre la cara oculta y la cara visible de la Luna 

Uno de los mayores misterios para distintas generaciones de astrónomos, que llevan décadas estudiando la Luna, es por qué el lado oculto y el lado visible son morfológicamente distintos. En el lado visible se pueden observar a simple vista manchas oscuras y claras. Los primeros astrónomos llamaron a estas regiones oscuras maria, un término en latín para ‘mares’, pensando que eran cuerpos de agua por analogía con la Tierra. Usando telescopios, los científicos pudieron descubrir hace más de un siglo que no se trataba de mares, sino más bien de  cráteres o características volcánicas. En aquel entonces, la mayoría de los científicos suponían que la cara oculta de la Luna, que nunca hubieran podido ver, era más o menos como el lado visible. 

A fines de la década de 1950 y principios de la década de 1960, las sondas espaciales no tripuladas lanzadas por la URSS obtuvieron las primeras imágenes del otro lado de la luna, y los científicos se sorprendieron al descubrir que los dos lados eran muy diferentes. El otro lado casi no tenía estas maria: solo el 1 % de la cara oculta estaba cubierta de estos cráteres en comparación con el 31 % del lado visible. Los científicos estaban perplejos, pero sospechaban que esta asimetría ofrecía pistas sobre cómo se formó la Luna. 

Entre 1969 y principios de la década de 1970, las misiones Apolo de la NASA lanzaron seis naves espaciales a la Luna, y los astronautas trajeron 382 kg de rocas lunares para tratar de comprender el origen de la luna mediante análisis químicos. Teniendo muestras en la mano, los científicos descubrieron rápidamente que la relativa oscuridad de estos parches se debía a su composición geológica y, de hecho, eran atribuibles al vulcanismo.

También identificaron un nuevo tipo de firma de roca que llamaron KREEP: abreviatura de roca enriquecida en potasio (símbolo químico K), elementos de tierras raras (REE, que incluyen cerio, disprosio, erbio, europio y otros elementos que son poco frecuentes en la Tierra) y fósforo (símbolo químico P), que estaba asociado con los cráteres maria. Pero por qué el vulcanismo y esta firma KREEP deberían distribuirse de manera tan desigual entre las caras visible y oculta de la Luna presentaba un enigma. 

Ahora, utilizando una combinación de observación, experimentos de laboratorio, científicos del Instituto de Ciencias de la Vida Terrestre del Instituto de Tecnología de Tokio, la Universidad de Florida, la Institución Carnegie para la Ciencia, la Universidad de Towson, el Centro Espacial Johnson de la NASA y la Universidad de Nuevo México ha descubierto nuevas pistas sobre cómo la luna ganó su asimetría de las caras visible y oculta. Estas pistas están vinculadas a una propiedad importante de las rocas KREEP. 

Debido a la relativa falta de procesos de erosión, la superficie de la luna registra eventos geológicos de la historia temprana del sistema solar. En particular, las regiones en el lado visible de la luna tienen concentraciones de elementos radiactivos como U y Th a diferencia de en cualquier otro lugar de la luna. El potasio (K), el torio (Th) y el uranio (U) son elementos radioactivamente inestables. Esto significa que ocurren en una variedad de configuraciones atómicas que tienen números variables de neutrones. Estos átomos de composición variable se conocen como isótopos, algunos de los cuales son inestables y se deshacen para producir otros elementos, produciendo calor. 

El calor de la desintegración radiactiva de estos elementos puede derretir las rocas en las que están contenidos, lo que puede explicar en parte su ubicación conjunta. 

La idea es que, además del calentamiento, las rocas KREEP también redujeron su temperatura de fusión, lo que aumento la actividad volcánica de manera asimétrica. Debido a que la mayoría de estos flujos de lava se emplazaron temprano en la historia lunar, este estudio también implica que hay que reescribir el tiempo de evolución de la Luna y el orden en que ocurrieron varios procesos en la Luna. 

El satélite natural de la Tierra, junto con el Sol, ofrece muchas características observables que proporcionan evidencia sobre cómo se formó el planeta y el sistema solar. La mayoría de los planetas del sistema solar tienen satélites. Por ejemplo, Marte tiene dos lunas, Júpiter tiene 79 y Neptuno tiene 14. Algunas lunas están congeladas, otras son rocosas, algunas todavía están geológicamente activas y otras relativamente inactivas. Cómo los planetas obtuvieron sus lunas y por qué estas tienen las propiedades que tienen son preguntas que podrían arrojar luz sobre muchos aspectos de la evolución del sistema solar temprano. La evidencia de este tipo de procesos no simétricos podría encontrarse en otras lunas de nuestro sistema solar, y puede ser omnipresente en cuerpos rocosos en todo el universo. 

 

Stephen M. Elardo et al, Early crust building enhanced on the Moon's nearside by mantle melting-point depression, Nature Geoscience (2020). DOI: 10.1038/s41561-020-0559-4

Laura Marcos

Laura Marcos

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