Diferencias entre los lados cercano y lejano de la luna vinculadas al colosal impacto antiguo

Newswise — PROVIDENCIA, RI— La cara que muestra la Luna a la Tierra es muy diferente de la que oculta en su cara más alejada. El lado cercano está dominado por el mare lunar: los vastos restos de color oscuro de antiguos flujos de lava. El otro lado lleno de cráteres, por otro lado, está virtualmente desprovisto de características marinas a gran escala. Por qué los dos lados son tan diferentes es uno de los misterios más perdurables de la Luna.

Ahora, los investigadores tienen una nueva explicación para la Luna de dos caras, una que se relaciona con un impacto gigante hace miles de millones de años cerca del polo sur de la Luna.

Un nuevo estudio publicado en la revista avances en la ciencia muestra que el impacto que formó la gigantesca cuenca del Polo Sur-Aitken (SPA) de la Luna habría creado una enorme nube de calor que se propagó a través del interior lunar. Esa columna habría llevado ciertos materiales, un conjunto de elementos de tierras raras que producen calor, al lado más cercano a la Luna. Esta concentración de elementos habría contribuido al vulcanismo que creó las llanuras volcánicas cercanas.

«Sabemos que grandes impactos como el que formó el SPA generarían mucho calor», dijo Matt Jones, Ph.D. Candidato a la Universidad de Brown y autor principal del estudio. “La pregunta es cómo afecta este calor a la dinámica interior de la Luna. Lo que mostramos es que bajo cualquier condición plausible en el momento en que se formó el SPA, termina concentrando estos elementos productores de calor en el lado cercano. Esperamos que esto haya contribuido al derretimiento del manto que produjo los flujos de lava que vemos en la superficie”.

El estudio fue una colaboración entre Jones y su asesor Alexander Evans, profesor asistente en Brown, junto con investigadores de la Universidad de Purdue, el Laboratorio de Ciencias Planetarias y Lunares en Arizona, la Universidad de Stanford y el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA.

Las diferencias entre los lados cercano y lejano de la Luna fueron reveladas por primera vez en la década de 1960 por las misiones Luna soviéticas y el programa Apolo de EE. UU. Si bien las diferencias en los depósitos volcánicos son fáciles de ver, las misiones futuras también revelarán diferencias en la composición geoquímica. El lado más cercano alberga una anomalía de composición conocida como terreno Procellarum KREEP (PKT): una concentración de potasio (K), elementos de tierras raras (REE), fósforo (P), junto con elementos que producen calor como el torio. KREEP parece estar concentrado en Oceanus Procellarum y sus alrededores, la mayor de las llanuras volcánicas cercanas, pero es escaso en otras partes de la Luna.

Algunos científicos sospecharon una conexión entre PKT y los flujos de lava cercanos, pero la pregunta de por qué este conjunto de elementos se concentró en el lado cercano permaneció. Este nuevo estudio proporciona una explicación que está conectada a la cuenca del Polo Sur-Aitken, el segundo cráter de impacto más grande conocido en el sistema solar.

Para el estudio, los investigadores realizaron simulaciones por computadora de cómo el calor generado por un impacto gigante alteraría los patrones de convección dentro de la Luna y cómo esto podría redistribuir el material KREEP en el manto lunar. Se cree que KREEP representa la última parte del manto que se solidifica después de la formación de la Luna. Como tal, probablemente formó la capa más externa del manto, justo debajo de la corteza lunar. Los modelos del interior lunar sugieren que debería haberse distribuido más o menos uniformemente debajo de la superficie. Pero este nuevo modelo muestra que la distribución uniforme se vería interrumpida por la columna de calor del impacto del SPA.

Según el modelo, el material KREEP habría surfeado la ola de calor que emanaba de la zona de impacto del SPA como un surfista. A medida que la nube de calor se extendía por debajo de la corteza de la Luna, este material finalmente fue entregado en masa al lado más cercano. El equipo realizó simulaciones para varios escenarios de impacto diferentes, desde un impacto directo hasta un impacto rasante. Si bien cada uno produjo diferentes patrones de calor y movilizó KREEP en diversos grados, todos crearon concentraciones de KREEP en el lado cercano consistentes con la anomalía PKT.

Los investigadores dicen que el trabajo proporciona una explicación creíble de uno de los misterios más perdurables de la Luna.

«Cómo se formó el PKT es posiblemente la pregunta abierta más importante en la ciencia lunar», dijo Jones. “Y el impacto del Polo Sur-Aitken es uno de los eventos más significativos en la historia lunar. Este trabajo une esas dos cosas y creo que nuestros resultados son realmente emocionantes”.