La mayoría de los planetas del Sistema Solar tienen satélites. Por ejemplo, Marte tiene dos lunas, Júpiter 79 y Neptuno 14. Algunas son heladas, otras rocosas, otras son geológicamente activas, pero también las hay con poca o nula actividad. Pero, ¿cómo llegaron hasta ahí? ¿Todos se formaron de la misma manera? ¿Qué nos podrían contar sobre los orígenes de nuestro vecindario cósmico?
No hay que irse muy lejos para que los interrogantes aparezcan. Aún no estamos del todo seguros acerca de cómo se formó nuestro satélite, si bien la teoría más aceptada es que un cuerpo del tamaño de Marte, llamado Theia, colisionó con la proto-Tierra. Nuestro planeta terminó siendo el «hijo mayor» de esta colisión, y retuvo suficiente calor para volverse tectónicamente activo. Sin embargo la Luna, más pequeña, probablemente se enfrió más rápido y quedó congelada geológicamente. Sin embargo, desde las misiones Apolo, se sabe que hay cierta actividad en la Luna, lo que choca con esta explicación. ¿Qué ocurre entonces?
Actividad geológica
Una nueva investigación publicada en «Nature Geoscience» sugiere que esto se debe a que los elementos radiactivos se distribuyeron de manera peculiar después de que la catastrófica colisión formase la Luna. En el momento del choque, se mezclaron los componentes de Theia y la prototierra. Después, se separaron rápidamente en unos pocos millones de años. Gracias a la dinámica de la colisión que formó el sistema Tierra-Luna, la Tierra posee capacidades para retener sustancias volátiles como el agua o los gases que forman la atmósfera, y tener suficiente calor interno para mantener el volcanismo planetario a largo plazo y la tectónica. Décadas de observaciones han demostrado que la historia lunar fue mucho más dinámica de lo esperado, con actividad volcánica y magnética que ocurrió hace tan solo 1.000 millones de años, mucho más tarde de lo pensado en un principio.
Y esta separación además constribuyó a que las caras visible y oculta de la Luna sean muy diferentes. De forma superficial, en el lado cercano de la Tierra, se pueden observar a simple vista manchas oscuras y claras. Los primeros astrónomos llamaron a estas regiones oscuras «maria», que en latín quiere decir «mares», pensando que se trataba efectivamente de masas de agua. Pero usando telescopios, los científicos pudieron descubrir hace más de un siglo que estos no eran en realidad mares, sino más bien cráteres o características volcánicas. Y, en aquel entonces, la ciencia suponía que el otro lado, el oculto, era igual. Pero no.
La cara que oculta el origen
A fines de la década de 1950 y principios de la década de 1960, las sondas espaciales no tripuladas lanzadas por la URSS mostraron las primeras imágenes del otro lado de nuestro satélite, momento en el que los científicos se llevaron la sorpresa: casi no tenía «mares». Solo el 1% del lado lejano estaba cubierto de «maría» en comparación con 31% para la cara cercana. Además, la corteza es más gruesa, con una composición diferente del lado cercano. La superficie también es mucho más pálida, con menos manchas de basalto y cubierta de cráteres.
Esto se interpretó como que los flujos de basalto en el lado cercano cubrieron una gran cantidad de cráteres de la Luna, pero por qué el lado cercano tenía más actividad volcánica que el lado lejano ha sido un misterio bastante grande que los científicos lunares han querido resolver. Además, hay algo más peculiar en el lado visible: una región geoquímicamente extraña llamada Procellarum KREEP Terrane.
El misterioso KREEP
Con la recogida de muestras de las misiones Apolo, 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 del grupo tierras raras (REE, que incluyen cerio, disprosio, erbio, europio y otros elementos que son raros en la Tierra) y fósforo (símbolo químico P), que se asoció con los mares. También contiene elementos como el uranio y el torio, cuya descomposición radiactiva genera calor.
Concentraciones de torio correspondientes a KREEP
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NASA
Este Procellarum KREEP Terrane parece estar asociado con las llanuras de basalto, y se ha demostrado previamente que sus propiedades generadoras de calor podrían tener algo que ver con el vulcanismo prominente del lado visible. De hecho, el modelado térmico del interior lunar sugiere que la desintegración radiactiva de potasio, torio y uranio podría haber proporcionado una fuente de calor del lado cercano durante miles de millones de años.
Mezclando KREEP con rocas lunares
Ahora, un equipo internacional de 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 llevaron a vabo una serie de análisis experimentales para medir el efecto del KREEP en la roca lunar.
Mezclaron una composición KREEP sintético con análogos de rocas lunares a concentraciones de 5, 10, 15, 25 y 50 por ciento de KREEP. Estos se mantuvieron a temperaturas que oscilan entre 1.175 y 1.300 grados centígrados durante cuatro y ocho días. El efecto fue dramático: la presencia de KREEP sintético en la mezcla redujo el punto de fusión del análogo, produciendo entre dos y 13 veces más masa fundida que en los experimentos de control sin KREEP. Y esto sin la contribución del calor radiactivo.
Para ver qué sucede cuando este calor radiactivo se agrega a la mezcla, el equipo realizó un modelado numérico. Y descubrieron que los compuestos de calentamiento radiactivo son efecto del KREEP. Juntos, los dos podrían haber contribuido a la actividad volcánica en el lado cercano de la Luna, resultando de ella las regiones oscuras que vemos hoy.
¿De dónde vino?
¿De dónde vino el KREEP? Es una pregunta de la que no se sabe la respuesta a ciencia cierta, aunque probablemente sea una consecuencia de cómo se formó la Luna: el impacto de Theia en la prototierra y la mezcla heterogénea de ambos cuerpos. Por ello, conocer mejor cómo se formó Tercel Procellarum KREEP y la manera en la que afectó los procesos interiores en la Luna puede ayudarnos a comprender mejor cómo llegó allí.
«Debido a la relativa falta de procesos de erosión, la superficie de la Luna registra eventos geológicos de la historia temprana del Sistema Solar», explica en un comunicado científico planetario Matthieu Laneuville, del Earth Life Science Institute en Japón. «En particular, las regiones en el lado cercano de la Luna tienen concentraciones de elementos radiactivos como el uranio y el torio a diferencia de cualquier otro lugar del satélite. Comprender el origen de estos enriquecimientos locales de uranio y torio puede ayudar a explicar las primeras etapas de la formación de la Luna y, como un consecuencia, las condiciones en la Tierra primitiva».
Además, Laneuville cree que la evidencia de este tipo de procesos auto-amplificadores no simétricos podría encontrarse no solo en otras lunas de nuestro vecindario cósmico, sino ser tónica general en los cuerpos rocosos de todo el universo.