Un rover chino aporta pistas sobre el periodo de vulcanismo lunar

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MADRID 22 Dic. (EUROPA PRESS) -

Un rover chino encuentra rocas volcánicas a diferencia de las traídas por las misiones Apolo y Luna, ofreciendo tentadoras pistas sobre el periodo de vulcanismo lunar. En 2013, 'Chang'e-3', una misión lunar tripulada, tocó tierra en la parte norte de la cuenca Imbrium, una de las más prominentes de las cuencas de impacto de lava visibles desde la Tierra.

Era un hermoso lugar de aterrizaje, según Bradley L. Jolliff, profesor de Ciencias de la Tierra y Planetarias en la Universidad de Washington en St. Louis, Estados Unidos, participante en una colaboración educativa que ayudó a analizar los datos de la misión 'Chang'e-3'. La sonda aterrizó en una lisa llanura llena de basalto al lado de un cráter de impacto relativamente fresco (ahora nombrado oficialmente el cráter Zi Wei) que había sido excavado en el lecho de roca de debajo del regolito (capa de materiales no consolidados) para que lo estudiara el rover Yutu.

Desde que el programa Apolo terminó, la exploración lunar estadounidense se ha llevado a cabo principalmente desde la órbita, pero los sensores orbitales detectan principalmente el regolito (la capa superficial del suelo formada de roca fragmentada) que cubre la Luna, y el regolito está normalmente mezclado y es difícil de interpretar.

Como 'Chang'e-3' aterrizó en un flujo de lava relativamente joven, la capa de regolito era delgada y estaba sin mezclar con restos de otros lugares, por lo que se parecía mucho a la composición de la roca del fondo volcánico subyacente. Esta característica hizo del lugar de aterrizaje una ubicación ideal para comparar el análisis in situ con la información sobre la composición detectada por los satélites en órbita.

"Ahora tenemos 'terreno' para nuestra percepción remota, una muestra bien caracterizada en un lugar clave --subraya Jolliff--. Vemos la misma señal desde la órbita que en otros lugares, por lo que ahora sabemos que esos otros lugares probablemente tienen basaltos similares". Los basaltos en el lugar de aterrizaje de 'Chang'e-3' también resultaron ser diferentes a cualquiera traído en las muestras de las misiones de Apolo y Luna.

"La diversidad nos dice que el manto superior de la Luna es mucho menos uniforme que la composición de la Tierra --detalla Jolliff--. Y como la química se correlaciona con la la edad, podemos ver cómo el vulcanismo lunar cambia con el tiempo".

Dos socios participaron en la recogida y análisis de estos datos, publicados este martes en la revista 'Nature Communications', con científicos de varias instituciones chinas que participan en la misión 'Chang'e-3' formando un socio, mientra sque el otro era una asociación educativa desde hace muchos años entre la Universidad de Shandong en Weihai, en China, y la Universidad de Washington en St. Louis, Estados Unidos.

La Luna, que se cree que han sido creada por la colisión de un cuerpo del tamaño de Marte con la Tierra, comenzó como un cuerpo fundido o parcialmente fundido que se separó al enfriarse en corteza, manto y núcleo. Pero la acumulación de calor de la desintegración de elementos radiactivos en las partes luego refundió el interior del manto, que entró en erupción en la superficie unos 500 millones de años después de la formación de la Luna, poniendo en común los cráteres de impacto y las cuencas para formar la maria, la mayor parte en el lado de la Luna frente a la Tierra.

Las misiones Apolo de Estados Unidos (1969-1972) y la rusa Luna (1970-1976) muestrearon basaltos de la época del máximo vulcanismo que se produjo hace entre 3.000 y 4.000 millones de años. Pero la cuenca Imbrium, donde aterrizó 'Chang'e-3', contiene algunos de los flujos más pequeños, de 3.000 millones de años de edad o un poco menos.

Los basaltos traidos por las misiones Apolo y Luna tenían bien un alto contenido de titanio o de bajo a muy bajo, faltando valores intermedios. Pero las mediciones realizadas por un espectrómetro de rayos X de partículas alfa y un generador de imágenes hiperespectrales en el infrarrojo cercano a bordo del rover Yutu indicaron que los basaltos en el lugar de aterrizaje de 'Chang'e-3' son intermedios en titanio, así como ricos en hierro, segím Zongcheng Ling, profesor asociado en la Facultad de Ciencia Espacial y Física en la Universidad de Shandong en Weihai, y primer autor del artículo.

El titanio es especialmente útil en el mapeo y la comprensión de vulcanismo en la Luna, ya que varía tanto en la concentración, desde un peso de menos de un 1 por ciento de TiO2 a más del 15 por ciento. Esta variación refleja diferencias significativas en las regiones de origen del manto que se derivan de la época temprana en la que el océano de magma se solidificó.

Los minerales se cristalizan a partir del magma basáltico en un cierto orden, explica Alian Wang, profesor de investigación en Ciencias de la Tierra y Planetarias en el Departamento de Artes y Ciencias de la Universidad de Washington. Típicamente, los primeros en cristalizar son dos minerales ricos en magnesio y hierro (olivino y piroxeno) que son un poco más densos que el magma, y ??se hunden a través de él, y después un mineral (feldespato plagioclasa) que es menos denso y flota a la superficie.

Este proceso de separación por cristalización llevó a la formación del manto y la corteza de la Luna a medida que el océano de magma se enfriaba. El titanio terminó en un mineral llamado ilmenita (FeTiO3) que por lo general no cristaliza hasta una fase muy avanzada, cuando tal vez sólo el 5 por ciento de la masa fundida original permanece. Cuando finalmente cristalizó, el material rico en ilmenita, que también es denso, se hundió en el manto, formando áreas ricas en Ti.

"La variable distribución de titanio sobre la superficie lunar sugiere que el interior de la Luna no se homogeneizó --plantea Jolliff--. Todavía estamos tratando de averiguar exactamente cómo sucedió. Posiblemente, hubo grandes impactos durante la fase de océano de magma que interrumpieron la formación del manto".

Los datos de teledetección del sitio de aterrizaje de 'Chang'e-3' mostraron que la Luna era rica en olivino, así como en titanio. Según Wang, esto no tiene sentido porque olivino normalmente cristaliza temprano y la ilmenita rica en cristaliza tarde, de forma que hallar una roca que es rica en tantas cosas es un poco extraño.

Pero Yutu resolvió también este misterio. En olivino, el silicio se combina con magnesio o hierro, pero la relación de estos dos elementos es muy variable en diferentes formas del mineral. La primera formación de olivino sería rica en magnesio, mientras que el olivino detectado por Yutu tiene una composición que oscila entre intermedia en hierro a rica en hierro.

"Eso tiene más sentido --apunta Jolliff-- porque el olivino enriquecido con hierro y la ilmenita son más propensos a darse juntos. Todavía hay que explicar cómo se llega a una roca rica en olivino o rica en ilmenita. Una vía sería mezclando o hibridando dos fuentes diferentes".

Los científicos deducen que al final de la cristalización del océano de magma, piroxeno rico en hierro e ilmenita, que se formó tarde y en el límite de la corteza y el manto, podrían haber empezado a hundirse, y olivino rico en magnesio formado temprano podría haber comenzado a subir. Si esto ocurrió, los dos minerales podrían haberse mezclado e hibridado.

"Teniendo en cuenta estos datos, ésta es nuestra interpretación", afirma Jolliff. En cualquier caso, está claro que estos basaltos recién caracterizados revelan una mayor diversidad de la Luna de la que surgió de los estudios tras las misiones Apolo y Luna. La teledetección sugiere que hay basaltos aún más jóvenes y más diversos en la Luna, en espera de la investigación de los futuros exploradores robóticos o humanos, según Jolliff.