El topográfico (A), espesor de la corteza (B), y la distribución de torio de la Luna muestra una diferencia dramática entre el lado cercano y el lado lejano. La estrella en el lado cercano representa el centro de la cuenca de impacto propuesta. Las líneas punteadas negras representan el límite de Imbrium (Im), Orientale (O), y cuenca Apolo (Ap), respectivamente. Crédito:JGR:Planetas / Zhu et al. 2019 / AGU.
La marcada diferencia entre el lado lejano de la Luna lleno de cráteres y las cuencas abiertas más bajas del lado cercano que mira hacia la Tierra ha desconcertado a los científicos durante décadas.
Ahora, nueva evidencia sobre la corteza de la Luna sugiere que las diferencias fueron causadas por un planeta enano rebelde que chocó con la Luna en la historia temprana del sistema solar. Se ha publicado un informe sobre la nueva investigación en AGU Revista de investigación geofísica : Planetas .
El misterio de las dos caras de la Luna comenzó en la era de Apolo cuando las primeras vistas de su lado lejano revelaron las sorprendentes diferencias. Las mediciones realizadas por la misión Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) en 2012 proporcionaron más detalles sobre la estructura de la Luna, incluido cómo su corteza es más gruesa e incluye una capa adicional de material en su lado lejano.
Hay una serie de ideas que se han utilizado para intentar explicar la asimetría de la Luna. Una es que una vez hubo dos lunas orbitando la Tierra y se fusionaron en los primeros días de la formación de la Luna. Otra idea es que un cuerpo grande, tal vez un joven planeta enano, se encontró en una órbita alrededor del Sol que lo puso en curso de colisión con la Luna. Esta última idea de impacto gigante habría ocurrido algo más tarde que un escenario de lunas fusionadas y después de que la Luna hubiera formado una corteza sólida, dijo Meng Hua Zhu del Instituto de Ciencias Espaciales de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Macao y autor principal del nuevo estudio. Los signos de tal impacto deberían ser visibles en la estructura de la corteza lunar hoy.
"Los datos detallados de gravedad obtenidos por GRAIL han proporcionado una nueva perspectiva de la estructura de la corteza lunar debajo de la superficie, "Dijo Zhu.
Los nuevos hallazgos de GRAIL le dieron al equipo de investigadores de Zhu un objetivo más claro al que apuntar con las simulaciones por computadora que usaron para probar diferentes escenarios de impacto de la Luna temprana. Los autores del estudio ejecutaron 360 simulaciones por computadora de impactos gigantes con la Luna para descubrir si tal evento hace millones de años podría reproducir la corteza de la Luna actual detectada por GRAIL.
El proceso de formación de cuencas para un impactador de 780 kilómetros de diámetro (con un núcleo de hierro de 200 kilómetros de diámetro) con una velocidad de impacto de 14, 000 millas por hora (22, 500 km / h). En cada panel, las mitades de la izquierda representan los materiales utilizados en el modelo:anortosita gabroica (verde pálido), dunita (azul), y el hierro (naranja) representan la corteza lunar, manto, y núcleo, respectivamente. La anortosita gabroica (amarillo pálido) también representa el material del impactador. Las mitades de la derecha representan la variación de temperatura durante el proceso de impacto. Las flechas en (C) y (D) representan los materiales locales que se movieron y formaron la nueva corteza junto con los depósitos de material que se desprendió del impacto. Crédito:JGR:Planetas / Zhu et al. 2019 / AGU.
Encontraron que el mejor ajuste para la Luna asimétrica de hoy es un cuerpo grande, aproximadamente 480 millas (780 kilómetros) de diámetro, golpeando contra el lado cercano de la Luna a las 14, 000 millas por hora (22, 500 kilómetros por hora). Eso sería el equivalente a un objeto un poco más pequeño que el planeta enano Ceres moviéndose a una velocidad de aproximadamente un cuarto de la velocidad de los guijarros de meteoritos y los granos de arena que se queman como "estrellas fugaces" en la atmósfera de la Tierra. Otro buen ajuste para las combinaciones de impacto que modeló el equipo es un poco más pequeño, 450 millas (720 kilómetros) de diámetro, objeto que golpea a un 15 ligeramente más rápido, 000 millas por hora (24, 500 kilómetros por hora).
En ambos escenarios, el modelo muestra que el impacto habría arrojado grandes cantidades de material que caerían sobre la superficie de la Luna, enterrar la corteza primordial en el lado lejano en 3 a 6 millas (5 a 10 kilómetros) de escombros. Esa es la capa adicional de corteza detectada en el lado opuesto por GRAIL, según Zhu.
El nuevo estudio sugiere que el impactador no era probablemente una segunda luna temprana de la Tierra. Cualquiera que fuera el impactador, un asteroide o un planeta enano, probablemente estaba en su propia órbita alrededor del Sol cuando se encontró con la Luna. dijo Zhu.
El modelo de impacto gigante también proporciona una buena explicación de las diferencias inexplicables en los isótopos de potasio, fósforo y elementos de tierras raras como tungsteno-182 entre las superficies de la Tierra y la Luna, explican los investigadores. Estos elementos podrían provenir del impacto gigante, que habría agregado ese material a la Luna después de su formación, según los autores del estudio.
"Nuestro modelo puede por tanto explicar esta anomalía isotópica en el contexto del escenario de impacto gigante del origen de la Luna". escriben los investigadores.
El nuevo estudio no solo sugiere una respuesta a las preguntas en curso sobre la Luna, pero también puede proporcionar información sobre la estructura de otros mundos asimétricos en nuestro sistema solar como Marte escribieron los investigadores.
"Este es un artículo que será muy provocativo, "dijo Steve Hauck, profesor de geodinámica planetaria en la Case Western Reserve University y editor en jefe de JGR:Planets. "Comprender el origen de las diferencias entre el lado cercano y el lado lejano de la Luna es un tema fundamental en la ciencia lunar. De hecho, varios planetas tienen dicotomías hemisféricas, sin embargo, para la Luna tenemos muchos datos para poder probar modelos e hipótesis con, por lo que las implicaciones del trabajo probablemente podrían ser más amplias que solo la Luna ".
