El gigantesco impacto que explica el misterio de la diferencia entre las dos caras de la Luna

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Las dos caras de la Luna
Las mayores diferencias entre la cara visible y la cara oculta de la Luna tienen que ver con la apariencia y la composición química.

Fue a fines de los 50 y en la década del 60 que misiones soviéticas y estadounidenses revelaron dos rostros muy diferentes de la Luna.

La cara visible está cubierta de los llamados mares lunares, que aparecen como grandes manchas oscuras que revelan antiguos flujos de lava. En la cara oculta, en cambio, casi no se ven estos mares.

El motivo de esta diferencia, sin embargo, ha sido un misterio.

Un nuevo estudio de científicos en Estados Unidos propone una explicación para resolver el enigma: un gigantesco impacto hace miles de millones de años.

Dos rostros muy distintos

"Las mayores diferencias entre la cara visible y la cara oculta de la Luna tienen que ver con la apariencia y la composición química de estas regiones lunares", le explicó a BBC Mundo José María Madiedo astrofísico del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), experto en los impactos de asteroides en la Luna. Madiedo no participó en el nuevo estudio.

"En la cara visible abundan grandes zonas cubiertas de lava solidificada que reciben el nombre de mares. En la cara oculta, sin embargo, estos mares son muy escasos".

Madiedo señaló también que, en cuanto a la composición, las misiones espaciales llevadas a cabo hasta ahora han encontrado grandes contrastes en la abundancia de determinados elementos.

"Así, por ejemplo, en la cara visible se han hallado mayores concentraciones de potasio, titanio, torio, fósforo y otros elementos del denominado grupo de las tierras raras (REE por sus siglas en inglés - "rare-earth elements").

"Todo esto revela que a lo largo de su evolución la Luna debió sufrir algún tipo de fenómeno que pudiese dar lugar a estas diferencias".

Mapa del Polo Sur de la Luna mostrando las diferentes altitudes
Los colores muestran altitudes en el Polo Sur de la Luna, desde púrpura (profundidad de más de 9.000 mt), al verde (cero altitud), amarillo (2.000 mt sobre el nivel de la superficie), naranja (4.000 mt de altura) y rojo (8.200). La cuenca Aitken, un cráter de unos 2.500 km de diámetro y 12 km de profundidad, es la gran mancha púrpura y azul oscura.

Un cráter de cerca de 2.500 km

El nuevo estudio, publicado en la revista Science Advances, señala que las diferencias entre las caras de la Luna derivan del gran impacto que creó la llamada cuenca del Polo Sur-Aitken (SPA por sus siglas en inglés).

La cuenca del Polo Sur-Aitken "es un gran cráter de impacto ubicado en las proximidades del polo sur de la Luna", explicó Madiedo.

"Con un diámetro de unos 2.500 kilómetros y una profundidad de 12 km se trata de una de las estructuras de impacto más grandes halladas en objetos del Sistema Solar".

La ubicación de esta cuenca cae en la zona correspondiente a la cara oculta de la Luna, por lo que no es visible desde la Tierra, agregó el experto.

"Desde nuestro planeta únicamente puede verse el borde de la cuenca, que está compuesto por una cadena montañosa de unos 9 kilómetros de altitud".

Flujos de lava

El impacto que creó la cuenca del Polo Sur-Aitken habría causado una enorme columna de calor que se propagó a través del interior lunar.

Al propagarse, esa columna transportó una serie de tierras raras al lado visible de la Luna. Y la abundancia de esos elementos que generan calor habría contribuido a la actividad volcánica que creó los flujos de lava del lado cercano.

"Sabemos que grandes impactos como el que formó SPA generarían mucho calor", dijo en un comunicado Matt Jones, autor principal del estudio y estudiante de posdoctorado en la Universidad Brown, en el estado de Rhode Island, en Estados Unidos.

"La pregunta es cómo ese calor afecta la dinámica interior de la Luna. Lo que mostramos es que bajo cualquier condición plausible en el momento en que se formó SPA, se terminan concentrando estos elementos productores de calor en el lado cercano".

"Esto contribuyó a la fusión del manto que produjo los flujos de lava que vemos en la superficie".

Ilustración del interior de la Luna
El nuevo estudio revela que una antigua colisión en el Polo Sur de la Luna cambió los patrones de convección en el interior de la Luna.

"Como un surfista"

El lado cercano de la Luna alberga una anomalía de composición conocida como el Terreno Procellarum KREEP (PKT, por sus siglas en inglés): una concentración de potasio, elementos de tierras raras y fósforo, junto con elementos que producen calor como el torio, explicó la Universidad de Brown en su comunicado.

KREEP parece estar concentrado en y alrededor de Oceanus Procellarum, la mayor de las llanuras volcánicas del lado cercano.

Los científicos realizaron simulaciones por computadora de cómo el calor generado por un impacto gigante alteraría los patrones de convección en el interior de la Luna y cómo eso podría redistribuir el material KREEP en el manto lunar.

Los modelos del interior lunar sugieren que debería haberse distribuido en forma más o menos uniforme 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 cabalgado la ola de calor que emana de la zona de impacto del SPA como un surfista", señala el comunicado de la Universidad de Brown.

A medida que la columna de calor se extendía por debajo de la corteza de la Luna, ese material fue llevado al lado cercano.

Ilustración que muestra a la sonda soviética Luna 3 orbitando la Luna
Ilustración de Luna 3, la sonda soviética que captó las primeras imágenes de la cara oculta de la Luna en 1959.

Los investigadores aseguran que el trabajo proporciona una explicación creíble de uno de los grandes misterios sobre 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 importantes en la historia lunar. Este trabajo une esas dos cosas, y creo que nuestros resultados son realmente emocionantes".

En el estudio participaron además de la Universidad de Brown, investigadores de la Universidad de Purdue, la Universidad de Stanford, el Laboratorio de Ciencias Lunar y Planetaria en Arizona, y el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA.

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