El cráter de impacto más grande de la Luna dejó una erupción radiactiva

Según un nuevo estudio dirigido por la Universidad de Arizona (Estados Unidos), cuando los astronautas aterricen cerca del polo sur lunar como parte del programa Artemis de la NASA dentro de unos años, probablemente se encontrarán con un tesoro inesperado de pistas que podrían ayudar a los científicos a comprender mejor cómo se formó el único satélite natural de la Tierra.

En concreto, el estudio publicado en 'Nature' por Jeffrey Andrews-Hanna, científico planetario de la Universidad de Arizona, proporciona una instantánea del tumultuoso pasado de la luna que podría ayudar a explicar enigmas de larga data, como por qué el lado lejano de la luna, plagado de cráteres, es tan dramáticamente diferente de su lado cercano liso, que proporcionó el telón de fondo para los alunizajes del Apolo en los años 1960 y 1970.

Hace aproximadamente 4.300 millones de años, cuando el sistema solar aún estaba en sus inicios, un asteroide gigante impactó contra la cara oculta de la Luna, creando un enorme cráter conocido como la Cuenca del Polo Sur-Aitken (SPA). Esta formación de impacto es el cráter más grande de la Luna, con una extensión de más de 1.930 kilómetros de norte a sur y 1.600 kilómetros de este a oeste. La forma oblonga de la cuenca es el resultado de un impacto de refilón, más que de un impacto frontal.

Al comparar la forma de SPA con la de otras cuencas de impacto gigantes del sistema solar, Andrews-Hanna y su equipo descubrieron que estas formaciones se estrechan hacia abajo, con una forma similar a una lágrima o un aguacate. Desafiando la creencia popular de que SPA se formó por un asteroide procedente del sur, el nuevo análisis revela que la forma de SPA se estrecha hacia el sur, lo que indica un impacto procedente del norte.

El extremo inferior de la cuenca debería estar cubierto por una gruesa capa de material excavado del interior lunar por el impacto, mientras que el extremo superior no, explica Andrews-Hanna.

"Esto significa que las misiones Artemis aterrizarán en el borde inferior de la cuenca, el mejor lugar para estudiar la cuenca de impacto más grande y antigua de la Luna, donde debería acumularse la mayor parte de la eyección, material de las profundidades del interior de la Luna", detalla.

En el artículo, el grupo de investigadores presenta evidencia adicional que respalda un impacto hacia el sur a partir de análisis de la topografía, el espesor de la corteza y la composición de la superficie. Además, los resultados ofrecen nuevas pistas sobre la estructura interna de la luna y su evolución a lo largo del tiempo, según los autores.

Durante mucho tiempo se ha creído que la luna primitiva se fundió por la energía liberada durante su formación, creando un océano de magma que la cubrió por completo. A medida que este océano de magma cristalizaba, los minerales pesados se hundieron para formar el manto lunar, mientras que los minerales ligeros flotaron para formar la corteza.

Sin embargo, algunos elementos quedaron excluidos del manto y la corteza sólidos, concentrándose en los líquidos finales del océano de magma. Estos elementos "residuales" incluían potasio, tierras raras y fósforo, conocidos colectivamente como "KREEP", cuya primera letra refleja el símbolo del potasio en la tabla periódica de los elementos, "K". Según Andrews-Hanna, estos elementos eran particularmente abundantes en la cara visible de la luna.

"Si alguna vez has dejado una lata de refresco en el congelador, habrás notado que, a medida que el agua se solidifica, el jarabe de maíz de alta fructosa resiste la congelación hasta el final y, en cambio, se concentra en los últimos restos de líquido", comenta. "Creemos que algo similar ocurrió en la Luna con KREEP".

A medida que se enfrió durante millones de años, el océano de magma se solidificó gradualmente formando corteza y manto. "Y finalmente se llega a este punto donde solo queda una pequeña cantidad de líquido entre el manto y la corteza, y ese es este material rico en KREEP", expone.

Todo el material rico en KREEP y los elementos generadores de calor se concentraron de alguna manera en la cara visible de la Luna, provocando su calentamiento y dando lugar a un intenso vulcanismo que formó las oscuras llanuras volcánicas que conforman la imagen habitual de la "cara" de la Luna desde la Tierra, según Andrews- Hanna. Sin embargo, la razón por la que el material rico en KREEP llegó a la cara visible y cómo evolucionó con el tiempo ha sido un misterio.

La corteza lunar es mucho más gruesa en su cara oculta que en la visible, orientada hacia la Tierra, una asimetría que ha desconcertado a los científicos hasta el día de hoy. Esta asimetría ha afectado todos los aspectos de la evolución lunar, incluidas las últimas etapas del océano de magma, afirma Andrews-Hanna.

"Nuestra teoría es que a medida que la corteza se engrosaba en el lado opuesto, el océano de magma que se encontraba debajo fue expulsado hacia los lados, como pasta de dientes extraída de un tubo, hasta que la mayor parte terminó en el lado cercano", matiza el experto.

El nuevo estudio del cráter de impacto SPA reveló una sorprendente e inesperada asimetría alrededor de la cuenca que respalda precisamente ese escenario: el manto de eyección en su lado occidental es rico en torio radiactivo, pero no en su flanco oriental. Esto sugiere que la brecha dejada por el impacto creó una ventana a través de la piel de la luna justo en el límite que separa la corteza subyacente, formada por los últimos restos del océano de magma enriquecido con KREEP, de la corteza "normal".

"Nuestro estudio muestra que la distribución y composición de estos materiales coinciden con las predicciones obtenidas al modelar las últimas etapas de la evolución del océano de magma", asegura Andrews-Hanna. "Los últimos restos del océano de magma lunar terminaron en la cara visible, donde observamos las mayores concentraciones de elementos radiactivos. Sin embargo, en algún momento anterior, habría existido una capa delgada e irregular de océano de magma bajo partes de la cara oculta, lo que explicaría la eyección radiactiva en un lado de la cuenca de impacto de SPA".

Aún persisten muchos misterios en torno a la historia temprana de la Luna, y una vez que los astronautas traigan muestras a la Tierra, los investigadores esperan encontrar más piezas del rompecabezas. Los datos de teledetección recopilados por naves espaciales en órbita como las utilizadas para este estudio proporcionan a los investigadores una idea básica de la composición de la superficie lunar, según Andrews-Hanna. El torio, un elemento importante en el material rico en KREEP, es fácil de detectar, pero obtener un análisis más detallado de su composición es más complejo.

"Esas muestras serán analizadas por científicos de todo el mundo, incluso aquí en la Universidad de Arizona, donde contamos con instalaciones de última generación especialmente diseñadas para ese tipo de análisis", adelanta "Con Artemis, tendremos muestras para estudiar aquí en la Tierra y sabremos exactamente qué son", finaliza. "Nuestro estudio demuestra que estas muestras podrían revelar aún más sobre la evolución temprana de la Luna de lo que se creía".