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La Luna, esa gran desconocida

La Luna, esa gran desconocida

Por David Rodríguez
miércoles 22 de octubre de 2014, 12:32h

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A lo largo de los siglos y los milenios muchos hombres han mirado el cielo estrellado y a la luna intentando hallar respuestas al sentido de la vida o a su origen.

En algunas mitologías y leyendas incluso se dice que los dioses podrían vivir en la Luna. Hoy en día hemos olvidado esta parte de nuestra cultura ancestral pero aún la Luna nos envuelve, nos invita a soñar y a los científicos les da más de un dolor de cabeza.

Hoy vamos a señalar algunos de los más recientes e increíbles hallazgos que los científicos en los últimos años han descubierto sobre nuestro satélite.

La Luna contiene minerales “extralunares”

Un nuevo trabajo publicado en Nature Geoscience, por ejemplo, ha abierto nuevos interrogantes sobre el pasado del satélite natural de la Tierra. Según este estudio, minerales alienígenas podrían formar parte de algunos de los miles de cráteres que recubren la superficie lunar.

La existencia de minerales alienígenas en la Luna era una posibilidad que hasta ahora se descartaba por los investigadores. Y es que nuestro satélite particular está lleno de montañas, cráteres y otras formaciones que hacen que el paisaje lunar sea una superficie realmente interesante para su estudio.

Si queremos ahondar un poco más en la historia de la Luna, necesitamos conocer cómo se formaron dichos cráteres y qué cambios originan en él al formarse. Con este objetivo, desde hace años los investigadores tratan de trazar el origen de los más de cinco mil cráteres existentes sobre la superficie lunar.

Lo que sabíamos hasta ahora es que los cráteres de la Luna se habían formado como consecuencia del choque de asteroides hace millones de años y que en el centro de estos cráteres se suelen encontrar dos tipos de minerales, denominados olivina y espinela, que por contra, raramente se pueden hallar en el resto de la superficie de la Luna. ¿De dónde procedían? ¿Son minerales alienígenas?

En el pasado, los científicos siempre habían pensado que tras el impacto de asteroides contra la Luna, el material de estos debería evaporarse y que la velocidad de ese mismo choque sería capaz de provocar la expulsión de materiales del subsuelo lunar, lo que descartaba la hipótesis de que sobre la Luna quedaran minerales alienígenas.

Sin embargo, una investigación realizada por un equipo de científicos de China y Estados Unidos, y publicada en Nature Geoscience, parece contradecir estas teorías. La realización de simulaciones virtuales sobre los choques de rocas gigantes contra la Luna ha permitido confirmar que los impactos de asteroides contra la superficie lunar que se hubieran producido a una velocidad inferior a 12 kilómetros por segundo no podrían haber sido capaces de provocar que el subsuelo lunar expulsase materiales como la olivina o la espinela.

Esta nueva investigación apuntaría más bien a que los materiales presentes en los cráteres de la superficie lunar podrían ser minerales alienígenas. JayMelosh, coautor del estudio e investigador de la Purdue Universityen Indiana, confirma que sus resultados no hacen sino mostrar que la formación de cráteres pequeños, como Copérnico, no tendrían el tamaño adecuado como para que el impacto preliminar a su formación hubiera bastado para expulsar minerales del interior de la Luna que sí presenta.

Melosh también advierte a los investigadores que el resultado publicado en Nature Geoscience establece límites sobre el estudio del interior de la Luna.

Pues si los materiales que se encuentran en el centro de los cráteres son minerales alienígenas, su estudio no podría extrapolarse a la composición del subsuelo lunar, como se ha hecho hasta ahora.

Este trabajo abre por tanto nuevos interrogantes sobre la formación y composición de los cráteres de la superficie de la Luna y sobre la superficie misma de la luna. Conocer el pasado de nuestro satélite natural sigue siendo todo un reto fascinante para los científicos, y este estudio aporta cuestiones novedosas que nos ayudarán a saber más acerca de la historia lunar.

Esta apertura de nuevas interrogantes sobre la formación y composición de la superficie de la Luna abre camino y establece la necesidad de realizar estudios e investigaciones nuevas para analizar sus consecuencias.

Pues por ejemplo esos minerales presuntamente alienígenas que se encuentran presentes en la superficie lunar no solo tienen que proceder necesariamente del espacio exterior, sino que incluso parte de ellos podrían tener su origen en la propia Tierra, cuando un gran impacto arranco parte de la corteza y la lanzo al espacio, pues algunos de estos restos pudieron alcanzar también nuestro satélite.

Y aunque este descubrimiento no nos diga nada nuevo sobre los mismos cráteres, resulta útil para los científicos planetarios que tratan de crear modelos de los impactos que afectaron a la Luna.

En concreto, los investigadores simularon algunos de estos choques con un ángulo alto, impactos excepcionalmente lentos, comparados con algunas de las posibles velocidades de impacto calculadas, y estos nuevos modelos han revelado alguna sorpresa.

“Nadie lo había hecho en una resolución tan alta”, comento el científico planetario Jay Melosh pues comprobaron que cuando se produce un impacto bastante lento, a una velocidad de menos de 43.000 kilómetros por hora, la piedra que choca contra la superficie lunar no necesariamente tiene que vaporizarse por las energías liberadas, sino que puede romperse creando una lluvia de escombros que se extienda hacia los lados del cráter y o apilándose en pico central del cráter.

En el caso de cráteres como el Copérnico, el material exterior se destaca porque contiene minerales conocidos como espinelas. Estos se forman únicamente bajo gran presión, como por ejemplo en el manto de la Tierra y tal vez, sólo tal vez, en el manto de la luna. Pero las espinelas también son comunes en algunos asteroides que en realidad se formaron a partir de fragmentos de planetas rotos o protoplanetas destruidos poco después de la formación de nuestro sistema solar.

De esta forma, el equipo ha llegado a la conclusión que estos minerales poco comunes, observados en los picos centrales de muchos cráteres lunares, no deben ser de la Luna.

Esta conclusión también podría explicar por qué los mismos minerales, si estaban en su lugar desde el interior de la luna, no se encuentran en las grandes cuencas de impacto como debería ser de esperar en el caso de que el evento de impacto fuese mayor y penetrase más profundamente
en la luna.

“Un origen desde el interior de la Luna no se explica fácilmente por qué los depósitos espinela observados están relacionados con cráteres como Tycho y Copérnico en lugar de con las mayores cuencas de impacto”, señalo el investigador de la Universidad del Estado de Arizona, Erik Asphaug, en un comentario sobre el artículo. ”La excavación de materiales profundos debería favorecer a los cráteres más grandes”.

Los nuevos modelos de impacto también implican que rocas procedentes de la Tierra primitiva podrían estar esparcidas por la superficie de la Luna, al fin y al cabo la joven Tierra fue bombardeada por asteroides que enviaron al espacio los restos de la colisión a velocidades lo suficientemente lentas como para entrar entre las establecidas por estos modelos.

“Aún más provocativa”, explica Asphaug, “es la sugerencia de que podremos encontrar algún día materiales de la Tierra protobiológica, que ya no está disponible en nuestro planeta geológicamente activo y reciclado varias veces, en un lugar seco del ‘ático’ lunar.”

Un hallazgo largamente esperado fruto del azar

A pesar de que parezca una misión imposible encontrar minerales de la Tierra protobiótica aún en la Tierra, se ha logrado. Un mineral raro llamado tranquillityita, que solamente se había hallado en muestras rocosas de la Luna tomadas hace más de cuarenta años, ha sido descubierto en Australia.

“Es increíble que la tranquillityita existiera todo este tiempo en las rocas de la Tierra y que hayan pasado unos 40 años desde que fuera encontrado en la Luna para que sea detectado”, ha indicado BirgerRasmussen, que encabezó el equipo de la Universidad de Curtin que hizo el descubrimiento.

El mineral raro tiene forma de delgadas agujas. La tranquillityita recibe su nombre del Mar de la Tranquilidad, una superficie de la Luna donde este mineral raro fue hallado por primera vez, junto a la armalcolita y el pyroxferroite, durante la expedición del Apolo XI en 1969.

Los dos últimos minerales se encontraron en la Tierra en apenas unos años tras ese viaje a la Luna pero la tranquillityita no, hasta hace dos años cuando se detectó la presencia de la tranquillityita en muestras rocosas tomadas en Australia Occidental. Y tras largos y exhaustivos análisis se confirmó que es igual al mineral hallado en la Luna, ha dicho Rasmussen.

Según el geólogo, el desarrollo de la ciencia desde 1969, que ahora permiten moler las piedras en polvos sumamente finos para someterlos a análisis isotópicos o para determinar su antigüedad, fue muy útil para detectar la presencia de la tranquillityita en la Tierra.

El descubrimiento de este mineral raro se dio, como ocurre muchas veces en la ciencia, por casualidad, cuando el grupo de científicos se encontraba “analizando detalladamente tajadas de roca con un microscopio para detectar electrones”, explicó Rasmussen. Este mineral, de color marrón rojizo, tiene la forma de pequeñas agujas más delgadas que el diámetro del cabello humano, y su composición contiene principalmente silica, circonio, titanio y hierro.

La tranquillityita, que hasta ahora se ha detectado en seis localidades de Australia Occidental, está presente en rocas ígneas como la dolerita, conocido popularmente como “granito negro” y es uno de los últimos minerales que se cristalizan del magma.

“De hecho, sospechamos que la tranquillityita pronto será reconocida en rocas similares como la dolerita en todo el mundo”, señaló el científico quien publicó junto a otros colegas este descubrimiento en la revista científica Geology. La tranquillityita, que aparece en cantidades minúsculas y no tiene valor económico, podría ser útil para determinar la edad de las rocas en las que se ha hallado este mineral.

Varias veces fundida

A principios de la historia de la Luna, un océano de roca fundida cubría toda su superficie. Ese océano de magma lunar se fue enfriando durante millones de años, creando de esta forma la serie de capas diferenciadas que terminarían formando parte de la corteza y el manto lunar.

Ese es el origen, pero ese fenómeno no ha ocurrido una única vez. Un nuevo análisis realizado por los científicos planetarios de la Universidad Brown, determino que no fue la última vez que la superficie de la Luna se fundió a escalas masivas.

También concluyen de su observación que en la superficie de nuestro satélite al menos otras 30 cuencas de gran impacto habrían quedado también cubiertas por mares de roca fundida.

Vaughan y sus colegas han mostrado que a medida que estos mares fundidos se enfriaban, se diferenciarían de la corteza lunar de una manera similar a como sucedió con el primigenio océano de magma y como resultado, las rocas formadas en estos mares fundidos podrían ser confundidas con rocas formadas en el magma primigenio de la edad más temprana de la historia de nuestro satélite.

‘Este trabajo añade el concepto de mares de magma de impactos al léxico de los procesos de formación de las rocas lunares’ señala el geólogo planetario James W. Head III, ScherckDistinguishedProfesor de Ciencias Geológicas y uno de los investigadores involucrados en este estudio. Por lo que a partir de ahora habrá que establecer el origen de las rocas antes de datarlas a fin de ser capaces de interpretarlas correctamente.

Eso incluye a las rocas traídas durante el programa Apolo y las misiones soviéticas a la Luna, pues es muy posible, dicen los investigadores, que el material fundido por un impacto esté presente en las muestras lunares que anteriormente se consideraba eran representativas de la formación temprana de la corteza lunar dado que la cantidad de roca formada en estos mares de impacto está muy lejos de ser trivial; Vaughan y sus colegas estiman que los impactos que forman las 30 grandes cuencas creo unos 100 millones de kilómetros cúbicos de roca fundida, cifra que alcanzaría un nada despreciable 5% de la corteza lunar.

Si las muestras lunares incluyen este material fundido, esto ayudaría a explicar algunos resultados intrigantes de sus análisis. Especialmente los extraños resultados que se produjeron en 2011, donde una muestra que se suponía se originó en la temprana corteza lunar mostraba que tenía unos 200 millones de años menos que el tiempo estimado para la solidificación del océano de magma de la que fue recogida. Lo que llevó a concluir que o bien la Luna tenía una menor edad de lo estimado o que la teoría del océano de magma lunar era errónea.

No obstante si esa muestra en realidad se originó a partir de un mar de fusión, su corta edad podría explicarse sin tener que reescribir la historia de la Luna y sin tener que rebatir la teoría. Debido a que el Mare Orientale es una de las pocas cuencas lunares que no se ha rellenado con basalto volcánico, ofrece un gran lugar para investigar la geología de estos mares creados por la fusión de la roca tras un gran impacto y comprobar si existe una diferenciación a medida que se enfriaba.

Si existe una diferenciación en las capas del Mare Orientale, entonces esto nos diría que la roca debería haber estado fundida durante al menos varios miles de años. Para mantenerse en este estado durante tanto tiempo, esta capa de magma debería haber sido bastante gruesa.

Eso dejó a los investigadores con una pregunta que no era fácil de responder: ¿Cuál es la profundidad de este mar? ‘En las imágenes se ve la parte superior de un cuerpo fundido por un impacto, así que tenemos que encontrar una manera de inferir cómo de grueso era’, dijo Vaughan.

Para ello, Vaughan y sus colegas aprovecharon el hecho de que un líquido tiende a contraerse cuando se enfría y solidifica. Los datos del Lunar Orbiter Laser Altimeter (LOLA), a bordo del Lunar ReconnaissanceOrbiter (LRO) mostraban que la superficie del Mare Orientale se habría retraído
unos dos kilómetros, separándose de la roca circundante, dando a los investigadores una idea del ‘encogimiento’ de este mar. Con esos datos, podían calcular su volumen y establecer así su profundidad.

Según sus cálculos, este mar de roca fundida debería haber tenido al menos unos 10 kilómetros de profundidad. En nuestro planeta existen cuencas de impacto de mucha menor profundidad que muestran claros indicios de haberse diferenciado, por lo que estimar que el Mare Orientale llego a ser lo suficientemente profundo como para experimentar una diferenciación similar era una apuesta segura.

La siguiente pregunta era lo similar que podría llegar a ser esta diferenciación con las rocas terrestres y lunares. Basándose en la composición de la corteza lunar y el material del manto fundido, Vaughan podría determinar la composición de este mar de impacto. A partir de ahí, se podría crear un modelo que indicaría que rocas se habrían formado a medida que se enfriaba este mar. Según el modelo, primero se formarían gruesas capas de rocas de dunita y piroxenita, rocas plutónicas que se forman por un enfriamiento lento, estas se cristalizan y se hunden a través de la masa fundida. Otros minerales flotarían creando capas de norita, otro tipo de roca plutónica de menor densidad, que quedaría en las capas superiores, creando así una estructura muy similar a la formada por los procesos de la diferenciación del océano de magma lunar.

El modelo de Vaughan se apoya en los datos del cráter Maunder, el remanente de un impacto que creó una cuenca de impacto en la que el material fundido se enfrió lentamente. Los datos confirman una composición de noritas de por lo menos cuatro kilómetros de profundidad. Tomados en conjunto, los resultados sugieren que estos mares formados por la fusión de la roca tras un gran impacto se enfriarían de una manera muy similar a la del océano de magma lunar. Y eso podría ayudar a aclarar algunas cuestiones pendientes sobre el paradigma del océano de magma. De esta forma, estos grandes impactos podrían ayudar a resolver los datos mineralógicos que no siempre encajan con la idea del océano de magma lunar.

La gravedad en la luna no es regular

La NASA resuelve un enigma de 45 años sobre la gravedad en la superficie lunar con la misión GRAIL, que ha descubierto el origen de las regiones invisibles masivas que hacen que la gravedad de la Luna sea irregular, un fenómeno que afecta a las operaciones de las naves espaciales en la órbita de nuestro satélite lo que servirá para que las naves espaciales en misiones a otros cuerpos celestespuedan navegar con mayor precisión en el futuro.

Las naves gemelas de GRAIL (GravityRecovery and Interior Laboratory) estudiaron la estructura interna y la composición de la Luna en un detalle sin precedentes durante nueve meses, con lo que se identificaron las ubicaciones de grandes regiones con densas concentraciones de masa, omascons, que se caracterizan por una fuerte atracción gravitatoria. Y es que los mascons acechan bajo la superficie lunar y no pueden ser vistos por las cámaras ópticas normales, por lo que sin estos análisis no se podrían haber determinado.

Los científicos de GRAIL encontraron los mascons combinando los datos de gravedad de GRAIL con complejos modelos informáticos de grandes impactos de asteroides y detalles sobre la evolución geológica de los cráteres de impacto.

“Los datos confirman que los mascons lunares se generaron cuando grandes asteroides o cometas impactaron en la antigua luna, cuando su interior era mucho más caliente de lo que es ahora”, dijo JayMelosh, investigador de la misión en la Universidad de Purdue en West Lafayette, Indiana, y autor principal del artículo.

Creemos que los datos de GRAIL muestran cómo la corteza de la luna y el manto denso se combinaron con un gran impacto para crear el patrón distintivo de las anomalías de densidad que reconocemos como mascons”. El origen de mascons lunares ha sido un misterio en la ciencia planetaria desde su descubrimiento en 1968 por un equipo del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA (JPL).

Los investigadores están de acuerdo en que los mascons son resultado de antiguos impactos de hace millones de años. “Conocer mascons significa que por fin estamos empezando a entender las consecuencias geológicas de un gran impacto”, dijo Melosh. “Nuestro planeta sufrió impactos
similares en el pasado distante, alguno de los cuales originó la Luna, por lo que la comprensión de los mascons puede enseñarnos más sobre la antigua Tierra, tal vez sobre cómo empezó la tectónica de placas y lo que creó los primeros depósitos de minerales, indispensables para conocer nuestro origen”, comentan los investigadores.

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