Datos recientes de la India Misión Chandrayaan-3 Respalda la idea de que un océano de roca fundida cubrió alguna vez la luna. Los científicos de la misión han publicado sus nuevos hallazgos en la revista Nature.
El 23 de agosto de 2023, un módulo de aterrizaje llamado Vikram aterrizó con éxito en la superficie lunar. Los controladores desplegaron entonces un explorador llamado Pragyan, que había estado almacenado en Vikram, para Explorar el lugar de aterrizaje.
El lugar donde aterrizó Vikram estaba más al sur que cualquier otro vehículo de aterrizaje que hubiera estado en la Luna hasta entonces, lo que proporcionó a los científicos una perspectiva de la geología de la Luna que aún no había sido muestreada.
Las mediciones de Pragyan revelaron que la mezcla particular de elementos químicos en el suelo lunar (o regolito) que rodeaba el módulo de aterrizaje era relativamente uniforme. Este regolito estaba compuesto principalmente de un tipo de roca blanca llamada anortosita ferrosa.
Los científicos dicen que la composición química del regolito del polo sur lunar es intermedia entre las de las muestras de dos lugares de la región ecuatorial de la luna: las recogidas por los astronautas en la NASA. Vuelo del Apolo 16 en 1972y los que regresaron a la Tierra en la misión robótica Luna-20, lanzada por la Unión Soviética ese mismo año.
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La amplia similitud en las composiciones químicas de todas estas muestras, a pesar del hecho de que provienen de lugares geográficos muy distantes en la luna, apoya la idea de que un solo océano de magma cubrió la luna temprano en su historia.
Se cree que la Luna se formó cuando un planeta del tamaño de Marte chocó con la Tierra, expulsando rocas que posteriormente se fusionaron para formar el único satélite de nuestro planeta. Se cree que el océano de magma lunar estuvo presente desde su formación hasta decenas o cientos de millones de años después.
El enfriamiento y la cristalización de este océano de magma finalmente dieron lugar a las rocas de anortosita ferrosa que forman la corteza de la luna.
Mediciones orbitales
Geológicamente, se cree que las tierras altas lunares representan parcialmente la antigua corteza lunar. Chandrayaan-3, Apollo 16 y Luna 20 aterrizaron en regiones altas, lo que permitió realizar comparaciones. Como tal, presentó una oportunidad para probar las predicciones de la teoría de que la luna estaba cubierta por un océano global de roca líquida, conocido como el modelo del océano de magma lunar (LMO).
Los autores destacan cómo sus mediciones muestran la uniformidad en la composición de la superficie lunar a lo largo de varias decenas de metros donde estuvo operando el rover.
Las mediciones de «verdad sobre el terreno» como estas son cruciales para interpretar las observaciones realizadas por naves espaciales en órbita. Por ejemplo, los autores compararon estos resultados con datos de dos misiones lunares indias anteriores, Chandrayaan-1 y -2que midieron la superficie lunar desde la órbita.
La coherencia entre las mediciones realizadas anteriormente por la sonda y las realizadas por el explorador Pragyan aporta nueva confianza a los conjuntos de datos orbitales. Los datos orbitales sugieren que la superficie lunar en esta región tiene una composición química uniforme en un área de varios kilómetros.
Estas medidas también son invaluables a la hora de interpretar meteoritos lunaresSe trata de muestras de roca expulsadas al espacio desde la superficie lunar cuando una roca espacial choca con la luna.
Estos fragmentos de roca pueden entrar posteriormente en la atmósfera terrestre y algunos incluso llegar a tocar el suelo. Se trata de muestras fantásticas, ya que la naturaleza aleatoria con la que son arrojados desde diferentes partes de la Luna significa que recibimos muestras de zonas que no habían sido visitadas por misiones anteriores.
Sin embargo, precisamente debido a este modo aleatorio de muestreo, es difícil saber de qué parte de la Luna provienen, lo que nos impide ubicarlos en su contexto adecuado. Por eso, las mediciones del rover Pragyan nos ayudan a construir una imagen de cómo son las diferentes regiones de la Luna y cómo se comparan nuestras muestras de meteoritos.
Lado cercano y lado lejano
El modelo del océano de magma lunar fue concebido por primera vez después del regreso de muestras de La misión Apolo 11La misión aterrizó en una zona dominada por rocas basálticas oscuras (como las que producen los volcanes de Islandia o Hawái). Sin embargo, los investigadores de la época observaron que los suelos del Apolo 11 también contenían fragmentos de roca blanca, rica en el mineral anortita, al que se le dio el nombre de anortosita ferrosa.
Esta observación llevó a la sugerencia de que la roca blanca representaba pequeños fragmentos de la antigua corteza lunar original. A medida que el océano de magma se enfrió, los minerales más densos, como el olivino y el piroxeno, se hundieron para formar una capa más profunda llamada manto, mientras que la anortosita ferrosa, al ser menos densa que el magma circundante, flotó para formar la primera corteza de la luna.
Desde que se propusieron los modelos originales del océano de magma lunar, se han hecho varias sugerencias para explicar complejidades adicionales sobre las muestras lunares y las observaciones geológicas de la luna en general; por ejemplo, el hecho de que la corteza del lado cercano de la Luna parece ser mucho más delgada que la del lado lejano.
De igual modo, no está claro exactamente por qué el lado cercano ha experimentado tanta más actividad volcánica, dando como resultado que esté dominado por vastas llanuras de roca basáltica oscura, mientras que el lado lejano parece estar compuesto más de anortosita ferrosa.
Para intentar resolver estos problemas, los investigadores han desarrollado modelos detallados para explicar cómo se formó la corteza lunar y cómo fue modificada posteriormente por erupciones volcánicas y cráteres de impacto. Algunos modelos han predicho múltiples capas en la corteza lunar, con rocas de anortosita ferrosa en la parte superior y rocas más ricas en magnesio debajo.
Curiosamente, la composición medida en este estudio no es la que cabría esperar de la anortosita ferrosa prístina que se cree que formaba parte de las antiguas cortezas lunares. En cambio, contiene más magnesio.
Esta observación indica una concentración más alta de ciertos minerales en la corteza lunar de lo que sugerían los modelos originales del océano de magma lunar. Los autores sugieren que sus mediciones pueden representar una composición mixta de la roca anortosita ferrosa que compone la antigua corteza lunar, junto con material de las capas subyacentes de rocas más ricas en magnesio.
Estas diferentes capas de material se habrían mezclado debido a la excavación de material durante el impacto en la Luna. En particular, el lugar de aterrizaje de Chandrayaan-3 probablemente habría estado cubierto por aproximadamente 1,5-2 km de roca expulsada de la llamada Cuenca de impacto «Polo Sur-Aitken» — una depresión de 2.500 kilómetros de diámetro en la superficie que se cree fue creada por un impacto colosal al principio de la historia de la luna.
Los eventos de cráteres de impacto posteriores habrían mezclado y distribuido aún más este material, dando como resultado el tipo de firma química medida por la misión Chandrayaan-3 en este estudio.
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