La historia del sistema Tierra-Luna sigue siendo un misterio. Los científicos creen que el sistema se formó cuando un cuerpo del tamaño de Marte chocó con la proto-Tierra. La Tierra terminó siendo la hija más grande de esta colisión y retuvo suficiente calor para volverse tectónicamente activa. La luna, siendo más pequeño, probablemente se enfrió más rápido y se congeló geológicamente. El aparente dinamismo temprano de la luna desafía esta idea.

Los nuevos datos sugieren que esto se debe a que los elementos radiactivos se distribuyeron de forma única después de la catastrófica colisión de formación de la luna. La luna de la tierra junto con el sol, es un objeto dominante en el cielo y ofrece muchas características observables que proporcionan evidencia sobre cómo se formaron el planeta y el sistema solar. La mayoría de los planetas del sistema solar tienen satélites. Por ejemplo, Marte tiene dos lunas, Júpiter tiene 79 y Neptuno tiene 14. Algunas lunas están heladas, algunos son rocosos, algunos todavía están geológicamente activos y algunos relativamente inactivos. Cómo los planetas obtuvieron sus satélites y por qué tienen las propiedades que tienen son preguntas que podrían arrojar luz sobre muchos aspectos de la evolución del sistema solar primitivo.

La luna es un cuerpo rocoso relativamente frío con una cantidad limitada de agua y poco procesamiento tectónico. Los científicos actualmente creen que el sistema Tierra-Luna se formó cuando un cuerpo del tamaño de Marte apodado Theia, quien en la mitología griega era la madre de Selene, la diosa de la luna - chocó catastróficamente con la proto-Tierra, haciendo que los componentes de ambos cuerpos se mezclen.

Se cree que los escombros de esta colisión se separaron rápidamente para formar la Tierra y la Luna. quizás durante unos pocos millones de años. La Tierra terminó siendo más grande, y su tamaño era el adecuado para que se convirtiera en un planeta dinámico con atmósfera y océanos. La luna de la Tierra terminó siendo más pequeña y no tenía suficiente masa para albergar estas características. Por lo tanto, gracias a la dinámica de la colisión que formó el sistema Tierra-Luna, La Tierra exhibe idiosincrasias como retener sustancias volátiles como el agua o los gases que forman la atmósfera, y tener suficiente calor interno para mantener el vulcanismo planetario y la tectónica a largo plazo. Décadas de observaciones han demostrado que la historia lunar fue mucho más dinámica de lo esperado, con actividad volcánica y magnética ocurriendo tan recientemente como hace mil millones de años, mucho más tarde de lo esperado.

Una pista de por qué el lado cercano y lejano de la luna es tan diferente proviene de una fuerte asimetría observable en sus características superficiales. En el lado cercano perpetuamente hacia la Tierra de la luna, las manchas oscuras y claras son observables a simple vista. Los primeros astrónomos llamaron maria a estas regiones oscuras, "Mares en latín, "pensando que eran cuerpos de agua por analogía con la Tierra. Usando telescopios, Los científicos pudieron descubrir hace más de un siglo que estos no eran en realidad mares, pero más probablemente cráteres o características volcánicas.

En aquel momento, la mayoría de los científicos asumieron el lado lejano de la luna, que nunca hubieran podido ver, era más o menos como el lado cercano.

Sin embargo, porque la luna está relativamente cerca de la tierra, solo alrededor de 380, 000 km de distancia, la luna fue el primer cuerpo del sistema solar que los humanos pudieron explorar, primero utilizando naves espaciales sin tripulación y luego misiones tripuladas. A finales de la década de 1950 y principios de la de 1960, Las sondas espaciales sin tripulación lanzadas por la URSS arrojaron las primeras imágenes del lado lejano de la luna, y los científicos se sorprendieron al descubrir que los dos lados eran muy diferentes. El lado opuesto casi no tenía María. Solo el 1% del lado lejano estaba cubierto con maría en comparación con ~ 31% para el lado cercano. Los científicos estaban desconcertados, pero sospechaban que esta asimetría ofrecía pistas sobre cómo se formó la luna.

A finales de la década de 1960 y principios de la de 1970, Las misiones Apolo de la NASA aterrizaron seis naves espaciales en la luna, y los astronautas trajeron 382 kg de rocas lunares para tratar de comprender el origen de la luna mediante análisis químicos. Tener muestras en la mano, Los científicos descubrieron rápidamente que la oscuridad relativa de estos parches se debía a su composición geológica, y fueron, De hecho, atribuible al vulcanismo. También identificaron un nuevo tipo de firma de roca que llamaron KREEP, abreviatura de roca enriquecida en potasio (símbolo químico K), elementos de tierras raras (REE, que incluyen cerio, disprosio, erbio, europio, y otros elementos que son raros en la Tierra) y fósforo (símbolo químico P), que se asoció con la maría. Pero por qué el vulcanismo y esta firma KREEP deberían distribuirse de manera tan desigual entre los lados cercano y lejano de la luna presentaba un enigma.

Ahora, usando una combinación de observación, experimentos de laboratorio y modelado informático, científicos del Instituto de Ciencias de la Tierra y la Vida en el Instituto de Tecnología de Tokio, la Universidad de Florida, la Carnegie Institution for Science, Universidad Towson, El Centro Espacial Johnson de la NASA y la Universidad de Nuevo México han descubierto nuevas pistas sobre cómo la luna ganó su asimetría del lado cercano y lejano. Estas pistas están vinculadas a una propiedad importante de KREEP.

Potasio (K), el torio (Th) y el uranio (U) son elementos radiactivamente inestables. Esto significa que ocurren en una variedad de configuraciones atómicas que tienen un número variable de neutrones. Estos átomos de composición variable se conocen como isótopos, algunos de los cuales son inestables y se desmoronan para producir otros elementos, produciendo calor.

El calor de la desintegración radiactiva de estos elementos puede derretir las rocas en las que están contenidos, lo que puede explicar en parte su co-localización.

Este estudio muestra que, además de un calentamiento mejorado, la inclusión de un componente KREEP a las rocas también reduce su temperatura de fusión, agravando la actividad volcánica esperada a partir de modelos de desintegración simplemente radiogénica. Debido a que la mayoría de estos flujos de lava se emplazaron al principio de la historia lunar, este estudio también agrega restricciones sobre el momento de la evolución de la luna y el orden en que ocurrieron varios procesos en la luna.

Este trabajo requirió la colaboración de científicos que trabajan en teoría y experimentación. Después de realizar experimentos de fusión a alta temperatura de rocas con varios componentes KREEP, el equipo analizó las implicaciones que esto tendría en el momento y el volumen de la actividad volcánica en la superficie lunar, proporcionando información importante sobre las primeras etapas de la evolución del sistema Tierra-Luna.

El coautor de ELSI, Matthieu Laneuville, dice:"Debido a la relativa falta de procesos de erosión, la superficie de la luna registra eventos geológicos de la historia temprana del sistema solar. En particular, las regiones en el lado cercano de la luna tienen concentraciones de elementos radiactivos como U y Th a diferencia de cualquier otro lugar de la luna. Comprender el origen de estos enriquecimientos locales de U y Th puede ayudar a explicar las primeras etapas de la formación de la luna y, Como consecuencia, condiciones en la Tierra primitiva ".

Los resultados de este estudio sugieren que el maria enriquecido con KREEP de la luna ha influido en la evolución lunar desde que se formó la luna. Laneuville cree que la evidencia de este tipo de no simétricos, Los procesos de autoamplificación se pueden encontrar en otras lunas de nuestro sistema solar, y puede ser omnipresente en los cuerpos rocosos de todo el universo.