Hace más de 4.200 millones de años, la Luna se volvió del revés para crear la superficie lunar que se ha vuelto familiar para la humanidad.

La mayoría de los científicos estarían de acuerdo en que la Luna se creó hace unos 4.500 millones de años, cuando otro cuerpo masivo del sistema solar se estrelló contra la Tierra, arrojando al espacio material fundido que se fusionó como nuestro satélite natural.

Sin embargo, un equipo de científicos del Laboratorio Lunar y Planetario (LPL) de la Universidad de Arizona ha descrito cómo se desarrolló el nacimiento de la  Luna  después de este comienzo violento como «más bien una novela de elige tu propia aventura».

Dicen que hay muchos caminos posibles que el satélite natural de la Tierra podría haber seguido para formarse por completo y, en última instancia, conducir al sistema Luna- Tierra  que vemos hoy. Por supuesto, el equipo tiene sus propias ideas sobre los principales incidentes que podrían haber formado la luna. Los investigadores dicen que las muestras de rocas recolectadas durante la misión Apolo, por ejemplo, pueden indicar que hubo un momento en que la luna «se volteó del revés».

Este resultado, de ser cierto, también podría resolver un misterio persistente sobre la composición de la luna.

«Nuestra luna literalmente se volvió del revés», dijo en un comunicado el coautor de la investigación y profesor asociado de LPL, Jeff Andrews-Hanna  . «Pero ha habido poca evidencia física que arroje luz sobre la secuencia exacta de eventos durante esta fase crítica de la historia lunar, y hay mucho desacuerdo en los detalles de lo que sucedió, literalmente».

¿Titanio en la cara visible de la luna?

Las rocas de lava basáltica traídas de la luna han mostrado concentraciones sorprendentemente altas de titanio. Además de esto, las observaciones satelitales han revelado que las rocas volcánicas ricas en titanio se encuentran principalmente en la cara cercana de la Luna. Esto dejó a los científicos preguntándose cómo estas rocas en particular llegaron allí y no están más dispersas.

El equipo de la Universidad de Arizona sugiere que la luna se formó rápidamente, dejándola al principio completamente cubierta por un océano de magma caliente. A medida que este océano se enfrió y endureció, se habrían formado las capas exteriores de la luna, incluidos su manto y corteza. Sin embargo, en las capas inferiores, la luna recién nacida todavía habría estado en agitación.

Los modelos de formación lunar sugieren que los últimos restos de este gigantesco océano lunar cristalizaron en materiales densos como la ilmenita, un mineral rico en hierro y titanio.

«Debido a que estos minerales pesados ​​son más densos que el manto que se encuentra debajo, crean una inestabilidad gravitacional, y se esperaría que esta capa se hundiera más profundamente en el interior de la luna», dijo el líder de la investigación y ex candidato doctoral de la LPL, Weigang Liang.

Quedan preguntas: ¿Este material se hundiría todo a la vez como una sola «gota» después de que la luna se solidificara, o poco a poco como gotas más pequeñas? Y, si se hundió en el interior de la Luna a escala global, ¿cómo surgió una parte para transportar titanio a la cara visible de la Luna?

 «Sin evidencia, puedes elegir tu modelo favorito», dijo en el comunicado el coautor principal del investigador y científico del Centro Aeroespacial Alemán, Adrien Broquet. «Cada modelo tiene profundas implicaciones para la evolución geológica de nuestra luna».

El coautor y científico de la Universidad de Pekín, Nan Zhang, desarrolló previamente modelos que sugerían que un impacto gigante en la Luna podría haber causado que una densa capa de material rico en titanio debajo de la corteza se desplazara hacia su lado cercano. Una vez allí, este material se habría hundido, formado placas en forma de láminas y caído en cascada hacia el interior de la luna, dejando un remanente debajo de la corteza en forma de cuerpos que se cruzan de densos depósitos ricos en titanio.

«Cuando vimos las predicciones de esos modelos, fue como si se encendiera una bombilla», dijo Andrews-Hanna. «Vemos exactamente el mismo patrón cuando observamos variaciones sutiles en el campo de gravedad de la luna, revelando una red de material denso que acecha debajo de la corteza».

El GRIAL de los modelos de formación lunar

Para solidificar sus teorías fundidas sobre el material de ilmenita rico en titanio y sus observaciones de la luna, el equipo recurrió a datos sobre las anomalías de la gravedad lunar detectadas por la misión de doble nave espacial del Laboratorio Interior y de Recuperación de Gravedad (GRAIL) de la NASA.

«El análisis de estas variaciones en el campo de gravedad de la luna nos permitió echar un vistazo debajo de la superficie de la luna y ver lo que hay debajo», dijo Broque.

Esto confirmó que los datos de GRAIL se ajustan a las simulaciones de la capa de ilmenita.

Esta confirmación también mostró que las observaciones del campo de gravedad podrían usarse para rastrear la distribución de los restos de ilmenita que quedaron después de que la mayor parte de la densa capa se hundió en el interior profundo de la luna.

«Nuestros análisis muestran que los modelos y los datos cuentan una historia notablemente consistente», dijo Liang. «Los materiales de ilmenita migraron hacia la cara cercana y se hundieron en el interior en cascadas en forma de láminas, dejando atrás un vestigio que causa anomalías en el campo de gravedad de la luna, como lo ve GRIAL».

El equipo también pudo determinar cuándo la luna se volteó del revés. Dicen que la interrupción de las anomalías de la gravedad por grandes y antiguas cuencas de impacto lunar indica que la capa rica en ilmenita se hundió antes de estos impactos. Este «transversal» significa que el evento de hundimiento habría ocurrido antes de hace 4.220 millones de años, lo que indica que el hundimiento podría haber desencadenado vulcanismo, que se observó en épocas posteriores en la superficie lunar.

Esta investigación también añade matices a una interesante imagen de la luna que vemos hoy. El vuelco del manto lunar hace miles de millones de años habría provocado la creación de una región oscura conocida como región Oceanus Procellarum, así como en la cara de la Luna cercana a la Tierra.

Esta área de la luna tiene una elevación más baja y tiene una corteza más delgada que está cubierta principalmente por flujos de lava, a diferencia de la corteza más gruesa de las regiones del lado opuesto de la luna. También tiene una mayor concentración de elementos raros como titanio y torio. «La Luna está fundamentalmente desequilibrada en todos los aspectos», dijo Andrews-Hanna. «Por primera vez, tenemos evidencia física que nos muestra lo que estaba sucediendo en el interior de la luna durante esta etapa crítica de su evolución, y eso es realmente emocionante.

«Resulta que la historia más temprana de la luna está escrita debajo de la superficie, y simplemente fue necesaria la combinación correcta de modelos y datos para revelar esa historia».

Broquet añadió: «Los vestigios de la evolución lunar temprana están presentes hoy debajo de la corteza, lo cual es fascinante.

«Las futuras misiones, como por ejemplo con una red sísmica, permitirían una mejor investigación de la geometría de estas estructuras».

Los hallazgos también podrían ayudar a informar futuras investigaciones de nuestros leales compañeros lunares si, en 2025, la misión Artemis III de la NASA devuelve a la humanidad a la Luna por primera vez desde que las misiones Apolo llegaron a su fin hace 50 años.

«Cuando los astronautas de Artemis finalmente aterricen en la luna para comenzar una nueva era de exploración humana», concluyó Liang. «Tendremos una comprensión muy diferente de nuestro vecino que cuando los astronautas del Apolo lo pisaron por primera vez».

La investigación del equipo se publica en la revista  Nature Geoscience .

Publicado originalmente en Space.com .

https://www.livescience.com/space/the-moon/what-happened-when-the-moon-turned-itself-inside-out-billions-of-years-ago