Anomalías gravitacionales al aire libre y relieve topográfico sombreado de la cuenca de impacto Orientale de 930 km de diámetro de la luna. El rojo corresponde a los excesos de masa y el azul a los déficits de masa en relación con un valor de referencia. Este modelo de campo gravitacional, basado en mediciones adquiridas de la misión NASAGRAIL, muestra la estructura detallada de la depresión de la cuenca central que está llena de densos basaltos, así como los anillos que se formaron debido al colapso gravitacional de la cavidad del cráter inicial poco después del impacto. El mapa en relieve sombreado, a partir de un modelo de elevación digital del altímetro láser del orbitador de reconocimiento lunar de la NASA y la cámara de terreno SELENE, se representa con el sol virtual justo después del amanecer en Orientale, un día después de la luna llena. Crédito:Ernest Wright, Estudio de visualización científica NASA / GSFC
Utilizando datos de la misión Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) de la NASA, Los científicos han arrojado nueva luz sobre la formación de una enorme característica de impacto en forma de diana en la Luna. Los resultados, descrito en dos artículos publicados en la revista Ciencias , podría ayudar a los científicos a comprender mejor cómo estos tipos de impactos gigantes influyeron en la evolución temprana de la Luna, Marte y Tierra.
Formado hace unos 3.800 millones de años, la cuenca Orientale se encuentra en el borde suroeste del lado cercano de la Luna, apenas visible desde la Tierra. Las características más destacadas de la cuenca son tres anillos concéntricos de roca, el más externo tiene un diámetro de casi 580 millas.
Los científicos han debatido durante años sobre cómo se formaron esos anillos. Gracias a los pases cercanos dirigidos sobre Orientale por la nave espacial gemela GRAIL en 2012, los científicos de la misión creen que finalmente lo han descubierto. Los datos de GRAIL revelaron nuevos detalles sobre la estructura interior de Orientale. Los científicos usaron esa información para calibrar un modelo de computadora que, por primera vez, fue capaz de recrear la formación de los anillos.
"Los grandes impactos como el que formó Orientale fueron los impulsores más importantes del cambio en las cortezas planetarias en el sistema solar temprano, "dijo Brandon Johnson, un geólogo de la Universidad de Brown, autor principal de uno de los artículos y coautor del otro. "Gracias a los tremendos datos proporcionados por GRAIL, tenemos una idea mucho mejor de cómo se forman estas cuencas, y podemos aplicar ese conocimiento a grandes cuencas en otros planetas y lunas ".
En uno de los Ciencias documentos, un equipo de investigación dirigido por Maria Zuber del MIT, un Ph.D. Brown graduado, realizó un examen detallado de los datos devueltos por GRAIL.
"En el pasado, Nuestra visión de la cuenca Orientale estaba relacionada en gran medida con sus características superficiales, pero no sabíamos en detalle cómo era la estructura del subsuelo. Es como intentar comprender cómo funciona el cuerpo humano con solo mirar la superficie, "dijo Jim Head, un geólogo en Brown, Miembro del equipo científico de GRAIL y coautor de la investigación. "La belleza de los datos de GRAIL es que es como poner Orientale en una máquina de rayos X y aprender con gran detalle a qué corresponden las características de la superficie en el subsuelo".
Uno de los misterios clave que los datos ayudaron a resolver tiene que ver con el tamaño y la ubicación del cráter transitorio de Orientale, la depresión inicial creada cuando el impactador chorreó material lejos de la superficie. En impactos más pequeños, ese cráter inicial queda atrás. Pero en colisiones más grandes, el rebote de la superficie después del impacto a veces puede borrar cualquier rastro de ese punto de impacto inicial.
Algunos investigadores habían pensado que uno de los anillos de Orientale podría representar los restos del cráter transitorio. Pero los datos de GRAIL mostraron que ese no es el caso. En cambio, la firma de gravedad de Orientale sugiere que el cráter transitorio estaba en algún lugar entre sus dos anillos internos, midiendo entre 200 y 300 millas de ancho. Cualquier resto de superficie reconocible de ese cráter fue borrado por las consecuencias de la colisión.
La cuenca Orientale tiene aproximadamente 580 millas (930 kilómetros) de ancho y tiene tres anillos distintos, que forman un patrón similar a una diana. Esta vista es un mosaico de imágenes del Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA. Crédito:NASA / GSFC / Universidad Estatal de Arizona
Restringir el tamaño del cráter transitorio permitió al equipo estimar cuánto material fue expulsado de la superficie durante la colisión. El equipo calcula que alrededor de 816, 000 millas cúbicas de roca fueron destruidas.
Para la cabeza, esos hallazgos ayudaron a unir años de investigación sobre Orientale.
"Escribí mi primer artículo sobre la Cuenca Orientale en 1974, hace más de cuarenta años, y lo he estado estudiando desde entonces, ", dijo." Ahora sabemos qué partes de la corteza se quitaron, qué partes del manto y el interior más profundo se levantaron, y cuánta eyección se eliminó y se redistribuyó en toda la Luna ".
Modelado de anillos de Orientale
Para el otro papel, Johnson dirigió un equipo de investigadores que utilizó los datos de GRAIL para desarrollar un modelo informático del impacto y sus consecuencias. El modelo que mejor se ajusta a los datos de GRAIL estima que Orientale fue formado por un objeto de unas 40 millas de diámetro que viajaba a unas 9 millas por segundo.
El modelo pudo recrear los anillos de Orientale y explicar cómo se formaron. Demostró que cuando la corteza rebotó tras el impacto, rocas cálidas y dúctiles en el subsuelo fluyeron hacia adentro hacia el punto de impacto. Ese flujo hacia adentro hizo que la corteza de arriba se agrietara y se deslizara, formando los acantilados, varios kilómetros de altura, que componen los dos anillos exteriores.
El anillo más interno se formó mediante un proceso diferente. En impactos más pequeños, el rebote de la corteza puede formar un montículo de material en el centro de un cráter, llamado pico central. Pero el pico central de Orientale era demasiado grande para ser estable. Ese material fluyó hacia afuera eventualmente amontonando de manera circular, formando el anillo interior.
"Este fue un proceso realmente intenso, ", Dijo Johnson." Estos acantilados de varios kilómetros y el anillo central se formaron a los pocos minutos del impacto inicial ".
Este mapa codificado por colores muestra la fuerza de la gravedad de la superficie alrededor de la cuenca Orientale en la luna, derivado de los datos de GRAIL. (La escala de colores representa unidades de "galones" - 1 gal es aproximadamente 1/1000 de la aceleración gravitacional de la superficie de la Tierra). Crédito:NASA / JPL-Caltech
Esta es la primera vez que un modelo ha podido reproducir estos anillos, Johnson dijo.
"GRAIL proporcionó los datos que necesitábamos para sentar las bases de los modelos, "Eso nos da la confianza de que estamos capturando los procesos que realmente formaron estos anillos".
Cuencas de anillo en otros lugares
Orientale es el ejemplo más joven y mejor conservado de una cuenca de anillos múltiples en cualquier parte del sistema solar. pero ciertamente no es el único. Armado con una comprensión de Orientale, los científicos pueden investigar cómo se desarrollan estos procesos en otros lugares.
"Hay varias cuencas de este tipo en Marte, Johnson dijo:"Pero en comparación con la Luna, hay mucha más geología que sucedió después de estos impactos que los degrada. Ahora que comprendemos mejor cómo se formaron las cuencas, podemos entender mejor los procesos que vinieron después ".
Head dice que esta investigación es otro ejemplo más de cómo nuestra propia Luna nos ayuda a comprender el resto del sistema solar.
"La Luna, de alguna manera, es un laboratorio lleno de características bien conservadas que podemos analizar con gran detalle, Dijo Head. Gracias al liderazgo de Maria Zuber, GRAIL continúa ayudándonos a comprender cómo evolucionó la Luna y cómo esos procesos se relacionan con otros planetas y lunas ".
