Hace unos 4.400 millones de años, el sistema solar primitivo se parecía a un juego de dodgeball de rocas espaciales, ya que asteroides y cometas masivos y, más tarde, rocas más pequeñas y desechos galácticos golpearon la luna y otros cuerpos terrestres infantiles. Este período terminó hace unos 3.800 millones de años. En la luna, este tiempo tumultuoso dejó atrás una cara llena de cráteres y una corteza agrietada y porosa.

Ahora, los científicos del MIT han descubierto que la porosidad de la corteza lunar, que llega muy por debajo de la superficie, puede revelar mucho sobre la historia de bombardeo de la luna.

En un estudio que aparece en Nature Geoscience , el equipo ha demostrado a través de simulaciones que, al principio del período de bombardeo, la luna era muy porosa, casi un tercio de la porosidad de la piedra pómez. Esta alta porosidad probablemente fue el resultado de impactos tempranos y masivos que destrozaron gran parte de la corteza.

Los científicos han asumido que una avalancha continua de impactos generaría porosidad lentamente. Pero, sorprendentemente, el equipo encontró que casi toda la porosidad de la luna se formó rápidamente con estos impactos masivos, y que el ataque continuo de los impactadores más pequeños en realidad compactó su superficie. Estos impactos posteriores, más pequeños, actuaron en cambio para apretar y compactar algunas de las grietas y fallas existentes en la luna.

A partir de sus simulaciones, los investigadores también estimaron que la luna experimentó el doble de impactos que los que se pueden ver en la superficie. Esta estimación es más baja que lo que otros han asumido.

"Estimaciones anteriores ponen ese número mucho más alto, hasta 10 veces los impactos que vemos en la superficie, y predecimos que hubo menos impactos", dice el coautor del estudio Jason Soderblom, científico investigador del Departamento de la Tierra del MIT. , Ciencias Atmosféricas y Planetarias (EAPS). "Eso es importante porque limita el material total que los impactos como asteroides y cometas trajeron a la luna y los cuerpos terrestres, y limita la formación y evolución de los planetas en todo el sistema solar".

El autor principal del estudio es el postdoctorado de EAPS Ya Huei Huang, junto con colaboradores de la Universidad de Purdue y la Universidad de Auburn.

Un registro poroso

En el nuevo estudio del equipo, los investigadores buscaron rastrear la porosidad cambiante de la luna y usar esos cambios debajo de la superficie para estimar la cantidad de impactos que ocurrieron en su superficie.

"Sabemos que la luna fue tan bombardeada que lo que vemos en la superficie ya no es un registro de todos los impactos que ha tenido la luna, porque en algún momento, los impactos borraron los impactos anteriores", dice Soderblom. "Lo que estamos encontrando es que la forma en que los impactos crearon porosidad en la corteza no se destruye, y eso puede brindarnos una mejor restricción sobre la cantidad total de impactos a los que estuvo sujeta la luna".

Para rastrear la evolución de la porosidad de la luna, el equipo observó las medidas tomadas por el Laboratorio Interior y de Recuperación de Gravedad de la NASA, o GRAIL, una misión diseñada por el MIT que lanzó naves espaciales gemelas alrededor de la luna para mapear con precisión la gravedad de la superficie.

Los investigadores han convertido los mapas de gravedad de la misión en mapas detallados de la densidad de la corteza subyacente de la luna. A partir de estos mapas de densidad, los científicos también han podido mapear la porosidad actual en toda la corteza lunar. Estos mapas muestran que las regiones que rodean a los cráteres más jóvenes son muy porosas, mientras que las regiones menos porosas rodean a los cráteres más antiguos.

Cronología de cráteres

En su nuevo estudio, Huang, Soderblom y sus colegas buscaron simular cómo cambiaba la porosidad de la luna cuando era bombardeada con impactos primero grandes y luego más pequeños. En su simulación incluyeron la edad, el tamaño y la ubicación de los 77 cráteres más grandes en la superficie de la luna, junto con estimaciones derivadas de GRAIL de la porosidad actual de cada cráter. La simulación incluye todas las cuencas conocidas, desde las cuencas de impacto más antiguas hasta las más jóvenes en la luna, y abarca edades entre 4300 millones y 3800 millones de años.

Para sus simulaciones, el equipo utilizó los cráteres más jóvenes con la mayor porosidad actual como punto de partida para representar la porosidad inicial de la luna en las primeras etapas del intenso bombardeo lunar. Razonaron que los cráteres más antiguos que se formaron en las primeras etapas habrían sido muy porosos al principio, pero con el tiempo habrían estado expuestos a más impactos que compactaron y redujeron su porosidad inicial. En contraste, los cráteres más jóvenes, aunque se formaron más tarde, habrían experimentado menos o ningún impacto posterior. Su porosidad subyacente sería entonces más representativa de las condiciones iniciales de la luna.

"Usamos la cuenca más joven que tenemos en la luna, que no ha estado sujeta a demasiados impactos, y la usamos como una forma de comenzar como condiciones iniciales", explica Huang. "Luego usamos una ecuación para ajustar la cantidad de impactos necesarios para pasar de esa porosidad inicial a la porosidad actual más compacta de las cuencas más antiguas".

El equipo estudió los 77 cráteres en orden cronológico, en función de sus edades previamente determinadas. Para cada cráter, el equipo modeló la cantidad en la que cambió la porosidad subyacente en comparación con la porosidad inicial representada por el cráter más joven. Asumieron que un cambio mayor en la porosidad estaba asociado con una mayor cantidad de impactos y usaron esta correlación para estimar la cantidad de impactos que habrían generado la porosidad actual de cada cráter.

Estas simulaciones mostraron una tendencia clara:al comienzo del intenso bombardeo lunar, hace 4300 millones de años, la corteza era muy porosa, alrededor del 20 por ciento (en comparación, la porosidad de la piedra pómez es del 60 al 80 por ciento). Más cerca de hace 3800 millones de años, la corteza se volvió menos porosa y permanece en su porosidad actual de alrededor del 10 por ciento.

Este cambio en la porosidad es probablemente el resultado de impactores más pequeños que actúan para compactar una corteza fracturada. A juzgar por este cambio de porosidad, los investigadores estiman que la luna experimentó aproximadamente el doble de pequeños impactos que los que se pueden ver hoy en su superficie.

"Esto pone un límite superior a las tasas de impacto en todo el sistema solar", dice Soderblom. "Ahora también tenemos una nueva apreciación de cómo los impactos gobiernan la porosidad de los cuerpos terrestres". + Explora más

La corteza lunar está tan fracturada como puede estar