El estudio detallado de los científicos de la Luna se remonta a las misiones Apolo, cuando los astronautas trajeron muestras de rocas de la superficie lunar a la Tierra para su análisis. El Apolo 11 recolectó muestras de las regiones montañosas lunares, las áreas pálidas en la superficie de la Luna que se ven fácilmente desde la Tierra. Las tierras altas están hechas de una roca relativamente ligera llamada anortosita, que se formó temprano en la historia de la Luna, hace entre 4.300 y 4.500 millones de años.

Hay algo de misterio involucrado en la formación de anortosita en la Luna. La edad de las tierras altas de anortosita no coincide con el tiempo que tardó en enfriarse el océano de magma de la Luna. Pero los científicos detrás de un nuevo estudio creen que han resuelto ese misterio.

Los geólogos están interesados ​​en las anortositas lunares debido a la incertidumbre que rodea su formación. Dicha formación implica la cristalización fraccionada, donde los cristales minerales de anortita se eliminan del magma a medida que se forman, y los cristales más ligeros ascienden a la superficie. Pero algunos de los detalles de su formación aún no están claros.

(Nota: La anortosita es la roca que forma las tierras altas. La anortita es un mineral (plagioclasa). Por lo tanto, las anortositas son rocas muy ricas en anortita).

Una colisión entre dos protoplanetas creó la Luna. Uno de los protoplanetas se convirtió en la Tierra y el más pequeño en la Luna. Después del choque, la Luna se calentó tanto que todo el manto se derritió. Los geólogos llaman a esto un océano de magma.

Cuando los científicos estudiaron las muestras del Apolo 11 de las tierras altas lunares, la evidencia pareció confirmar que las anortositas en las tierras altas lunares se formaron por cristalización fraccionada. Los cristales ligeros de anortita subieron a la parte superior de los océanos de magma que comprenden las tierras altas, y los cristales más pesados ​​se hundieron. Las tierras altas son más del 90% de anortita.

This figure shows the older model of anorthosite crust formation on the Moon. But the new research suggests a different formation mechanism. The new model is able to solve a discrepancy in ages that the older model can't. Image Credit: By Titoxd at the English-language Wikipedia, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=19535063
Esta imagen muestra el modelo más antiguo de formación de corteza de anortosita en la Luna. Pero la nueva investigación sugiere un mecanismo de formación diferente. El nuevo modelo puede resolver una discrepancia de edad que el modelo anterior no puede. Créditos de la imagen: por Titoxd en Wikipedia en inglés, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=19535063

Pero hay problemas con esa explicación, y un par de científicos creen que tienen una mejor explicación. Han presentado su trabajo en un artículo titulado “Formation of the Lunar Primary Crust From a Long-Lived Slushy Magma Ocean.”. Geophysical Letters de AGU publicó el artículo de los investigadores Chloé Michaut y Jerome A. Neufeld.

«Desde la era Apolo, se ha pensado que la corteza lunar estaba formada por cristales ligeros de anortita que flotaban en la superficie del océano de magma líquido, con cristales más pesados ​​​​solidificándose en el fondo del océano», dijo la coautora Chloé Michaut de Ecole normale supérieure. de Lyón. «Este modelo de ‘flotación’ explica cómo se pueden haber formado las Tierras Altas lunares».

Pero esa conclusión se basa en muestras de Apollo11, y los investigadores actuales tienen más herramientas y evidencia a su disposición. El análisis de los meteoritos lunares y el análisis más profundo de la superficie de la Luna contradicen la conclusión anterior. Las anortositas lunares parecen ser más heterogéneas que altamente fraccionadas. Las anortitas están repartidas por toda la roca, pero la superficie es especialmente rica en anortitas. Estos hallazgos sugieren que nuestra comprensión del océano de magma lunar no es completa.

Entonces, ¿qué sucedió en el antiguo océano de magma para crear estas anortositas heterogéneas en las tierras altas lunares?

Una de las pistas de lo que sucedió es la disparidad entre el rango de edad de las anortositas y el tiempo que tardó en enfriarse el océano de magma. Las anortositas tienen más de 200 millones de años, pero el océano se solidificó en unos 100 millones de años.

The lunar highlands are the pale-coloured areas, and the darker areas are called maria, which is Latin for "seas". The maria are volcanic features created by basaltic lava flows. The highlands are older and were formed when the lunar magma ocean cooled and solidified. Image Credit: By Gregory H. Revera, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=11901243
Las tierras altas lunares son de color pálido, y las áreas más oscuras se llaman maria, en latín «mares». Los maria son características volcánicas creadas por flujos de lava basáltica. Las tierras altas son más antiguas y se formaron cuando el océano de magma lunar se enfrió y solidificó. Créditos de la imagen: por Gregory H. Revera, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=11901243

«Dado el rango de edades y composiciones de las anortositas en la Luna, y lo que sabemos sobre cómo los cristales se asientan en el magma solidificado, la corteza lunar debe haberse formado a través de algún otro mecanismo», dijo el coautor, el profesor Jerome Neufeld del Departamento de Cambridge. Matemática Aplicada y Física Teórica.

Michaut y Neufeld desarrollaron un modelo matemático para identificar este mecanismo. Su modelo muestra que es difícil que los cristales más pesados se depositen en el fondo en la gravedad más baja de la Luna. Las corrientes convectivas en el océano de magma también desalientan la sedimentación. La pareja de investigadores descubrió que el océano podría haber formado una especie de lodo, donde los cristales permanecen suspendidos en lugar de asentarse o elevarse. También encontraron que hay un umbral crítico. Cuando el contenido de cristales en la suspensión está por encima de este umbral, la suspensión se vuelve más viscosa y la deformación se ralentiza.

En su artículo, los autores dicen que «al alcanzar esta fracción cristalina crítica, la viscosidad de la mezcla aumenta drásticamente, lo que puede resultar en una etapa oceánica de magma blanda prolongada».

En este escenario, la superficie del lodo se enfría más rápido que el interior. El resultado es la corteza rica en anortita que vemos en las tierras altas lunares y un interior fangoso más bien mezclado.

This figure from the study illustrates the new model of highland formation on the Moon. The stagnant lid is the anorthite-rich crust found in the highlands. Eutectic means a homogeneous composition of materials that solidifies at the same time. The eutectic crust is 90% anorthite. Image Credit: Michaut and Neufeld, 2022.
Esta imagen del estudio ilustra el nuevo modelo de formación de tierras altas en la Luna. La tapa estancada es la corteza rica en anortita que se encuentra en las tierras altas, y el área verde es el aguanieve de cristal que aún está en convección. Eutéctico significa una composición homogénea de materiales que se solidifica al mismo tiempo. La corteza eutéctica es 90% anortita. Crédito de imagen: Michaut y Neufeld, 2022.

«Creemos que es en esta ‘tapa’ estancada donde se formó la corteza lunar, a medida que el derretimiento ligero enriquecido con anortita se filtraba desde la suspensión cristalina de convección debajo», dijo Neufeld. «Sugerimos que el enfriamiento del océano de magma primitivo provocó una convección tan vigorosa que los cristales permanecieron suspendidos como una suspensión, al igual que los cristales en una máquina fangosa».

El comunicado de prensa continúa diciendo que «las rocas de la superficie lunar enriquecidas probablemente se formaron en las cámaras de magma dentro de la tapa, lo que explica su diversidad».

Esta investigación explica la discrepancia entre la edad de las anortositas y el tiempo comprendido que tardó en solidificarse el océano de magma. En lugar de tardar 100 millones de años en enfriarse, el océano de magma era una mezcla fangosa que tardó más de 200 millones de años en enfriarse, igualando la edad de las anortositas en las tierras altas lunares.

Artículo con fines divulgativos basado en el artículo original en Inglés.
Créditos: Evan Gough, Universe Today
Salvo indicación contraria este trabajo está licenciado por el autor bajo la licencia International Creative Commons Attribution 4.0

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