Poco después de su formación, la luna estaba cubierta por un océano global de roca fundida (magma). A medida que el océano de magma se enfrió y solidificó, minerales densos se hundieron para formar la capa del manto, mientras que los minerales menos densos flotaron para formar la corteza superficial. Posteriormente, el intenso bombardeo de asteroides masivos y cometas atravesaron la corteza, explotando pedazos de manto y esparciéndolos por la superficie lunar.

Recientemente, un par de estudios de la NASA identificaron las ubicaciones más probables para encontrar trozos de manto en la superficie, proporcionando un mapa para futuras misiones de retorno de muestras lunares, como las del programa Artemis de la NASA. Si se recopila y analiza, estos fragmentos de las profundidades de la luna pueden proporcionar una mejor comprensión de cómo la luna, la tierra, y muchos otros mundos del sistema solar evolucionaron.

"Esta es la evaluación más actualizada de la evolución del interior lunar, sintetizando numerosos desarrollos recientes para pintar una nueva imagen de la historia del manto y cómo y dónde pudo haber sido expuesto en la superficie lunar, "dijo Daniel Moriarty del Goddard Space Flight Center de la NASA, Cinturón verde, Maryland y la Universidad de Maryland, College Park.

Los océanos de magma evolucionan a medida que se enfrían y los materiales densos se hunden mientras que los materiales ligeros se elevan. Se cree que la formación de los océanos de magma y su evolución son procesos comunes entre los planetas rocosos y las lunas en todo nuestro sistema solar y más allá. La luna de la Tierra es el cuerpo más accesible y mejor conservado para estudiar estos procesos fundamentales.

"Comprender estos procesos con más detalle tendrá implicaciones para importantes preguntas de seguimiento:¿Cómo afecta este calentamiento temprano a la distribución del agua y los gases atmosféricos de un planeta? ¿O está todo hervido? ¿Cuáles son las implicaciones para la habitabilidad temprana y la génesis de la vida? ", Agrega Moriarty. autor principal de los artículos, publicado el 3 de agosto en Comunicaciones de la naturaleza y enero de 2021 en el Revista de investigación geofísica .

Grandes objetos rocosos como planetas, lunas y los grandes asteroides pueden formar océanos de magma con el calor generado a medida que crecen. Nuestro sistema solar se formó a partir de una nube de gas y polvo que colapsó por su propia gravedad. Mientras esto sucedía, los granos de polvo chocaron entre sí y se pegaron, y con el tiempo este proceso se convirtió en conglomerados cada vez más grandes, eventualmente formando asteroides y cuerpos del tamaño de planetas. Estas colisiones generaron una enorme cantidad de calor. También, los bloques de construcción de nuestro sistema solar contenían una variedad de elementos radiactivos, que liberaron calor a medida que se descomponían. En objetos más grandes, ambos procesos pueden liberar suficiente calor para formar océanos de magma.

Sin embargo, los detalles de cómo evolucionan los océanos de magma a medida que se enfrían y cómo se cristalizan los diversos minerales en ellos son inciertos, lo que afecta el aspecto que tienen los científicos de las rocas del manto y dónde se pueden encontrar en la superficie.

"La conclusión es que la evolución del manto lunar es más complicada de lo que se pensaba originalmente, ", dijo Moriarty." Algunos minerales que se cristalizan y se hunden temprano son menos densos que los minerales que se cristalizan y se hunden más tarde. Esto conduce a una situación inestable con material liviano cerca de la parte inferior del manto que intenta elevarse mientras que el material más pesado más cercano a la parte superior desciende. Este proceso, llamado 'vuelco gravitacional, "no procede de una manera pulcra y ordenada, pero se vuelve desordenado, con mucha mezcla y rezagados inesperados que quedaron atrás ".

El equipo revisó los experimentos de laboratorio más recientes, análisis de muestras lunares, y modelos geofísicos y geoquímicos para desarrollar su nueva comprensión de cómo evolucionó el manto lunar a medida que se enfriaba y solidificaba. Utilizaron esta nueva comprensión como una lente para interpretar las observaciones recientes de la superficie lunar de la nave espacial Lunar Prospector y Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA. y el instrumento Mineralogy Mapper lunar de la NASA a bordo de la nave espacial Chandrayaan-I de la India. El equipo generó un mapa de posibles ubicaciones del manto utilizando datos de Mineralogy Mapper lunar para evaluar la composición y abundancia de minerales. integrado con las observaciones de Lunar Prospector de abundancias elementales, incluyendo marcadores del último líquido restante al final de la cristalización del océano de magma lunar, e imágenes y datos de topografía de Lunar Reconnaissance Orbiter.

Alrededor de la 1, 600 millas (aproximadamente 2, 600 kilómetros) de ancho, el Polo Sur:la cuenca Aitken es la estructura de impacto confirmada más grande en la luna, y por lo tanto está asociado con la profundidad de excavación más profunda de todas las cuencas lunares, por lo que es el lugar más probable para encontrar trozos de manto, según el equipo.

Durante años, Los científicos han quedado desconcertados por una anomalía radiactiva en el cuadrante noroeste del Polo Sur:la cuenca de Aitken en el lado lejano lunar. El análisis del equipo demuestra que la composición de esta anomalía es consistente con el "lodo" que se forma en el manto superior al final de la cristalización del océano de magma. Debido a que este lodo es muy denso, Los científicos han asumido previamente que debería hundirse completamente en el manto inferior al principio de la historia lunar.

"Sin embargo, nuestra comprensión más matizada de modelos y experimentos recientes indica que parte de este lodo queda atrapado en el manto superior, y luego excavado por esta vasta cuenca de impacto, "dijo Moriarty." Por lo tanto, esta región noroeste del Polo Sur-Cuenca Aitken es la mejor ubicación para acceder a los materiales del manto excavados actualmente en la superficie lunar. Curiosamente, algunos de estos materiales también pueden estar presentes alrededor de los sitios propuestos de aterrizaje de Artemisa y VIPER alrededor del Polo Sur lunar ".