Un impacto gigante hace miles de millones de años cerca del polo sur de la Luna se relaciona con las dos caras tan diferentes que muestra la Luna, según un nuevo estudio.
El lado cercano está dominado por el mare lunar: los vastos restos de color oscuro de antiguos flujos de lava. El lado más alejado del cráter, por otro lado, está virtualmente desprovisto de características de mare a gran escala.
Publicada en la revista Science Advances, la investigación muestra que el impacto que formó la gigantesca cuenca del Polo Sur-Aitken (SPA) de la Luna habría creado una enorme columna de calor que se propagó a través del interior lunar. Ese penacho habría llevado ciertos materiales, un conjunto de elementos de tierras raras y productores de calor, al lado cercano de la Luna. Esa concentración de elementos habría contribuido al vulcanismo que creó las llanuras volcánicas del lado cercano.
"Sabemos que grandes impactos como el que formó SPA generarían mucho calor", dijo Matt Jones, candidato a doctor en la Universidad de Brown y autor principal del estudio. "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, termina concentrando estos elementos productores de calor en el lado cercano. Esperamos que esto contribuyó a la fusión 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 Lunar y Planetaria 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 evidentes, las futuras misiones también revelarán diferencias en la composición geoquímica. El lado cercano alberga una anomalía de composición conocida como el 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 y alrededor de Oceanus Procellarum, la mayor de las llanuras volcánicas del lado cercano, pero es escaso en otras partes de la Luna.
Algunos científicos han sospechado una conexión entre el PKT y los flujos de lava del lado cercano, pero la pregunta de por qué ese 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 en el interior de la Luna y cómo eso 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 cabalgado la ola de calor que emana de la zona de impacto del SPA como un surfista. A medida que el penacho de calor se extendía por debajo de la corteza de la Luna, ese material finalmente fue entregado en masa al lado cercano. El equipo realizó simulaciones para varios escenarios de impacto diferentes, desde un golpe mortal hasta un golpe de refilón. Si bien cada uno produjo diferentes patrones de calor y movilizó KREEP en diversos grados, todos crearon concentraciones de KREEP en el lado cercano, en consonancia 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 importantes en la historia lunar. Este trabajo une esas dos cosas, y creo que nuestros resultados son realmente emocionantes".
