La gran diferencia entre el lado lejano lleno de cráteres de la Luna y las cuencas abiertas más bajas del lado opuesto a 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 descarriado que colisionó con la Luna en la historia temprana del sistema solar.

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 del Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) en 2012 completaron más detalles acerca de la estructura de la Luna, incluida la forma en que su corteza es más gruesa e incluye una capa adicional de material en su parte posterior.

¿Fusión o monstruoso impacto?

Hay una serie de ideas que se han utilizado para tratar de explicar la asimetría de la Luna. Una es que una vez hubo dos lunas en órbita alrededor de 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 planeta enano joven, 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 en un escenario de fusión de lunas y después de que la Luna hubiera formado una corteza sólida, dijo Meng Hua Zhu, del Space Science Institute de la University of Science and Technology de Macao y autor principal del nuevo estudio. Los signos de tal impacto deberían ser visibles en la estructura de la corteza lunar de hoy.

Zhu dijo en un comunicado:

Los datos detallados de la gravedad obtenidos por GRAIL han brindado una nueva visión de la estructura de la corteza lunar debajo de la superficie”.

La distribución topográfica (A), el grosor de la corteza (B) y el torio de la Luna muestran una diferencia dramática entre el lado cercano y el farside. La estrella en el lado cercano representa el centro de la cuenca de impacto propuesta. Las líneas discontinuas negras representan el límite de las cuencas de Imbrium (Im), Orientale (Or) y Apollo (Ap), respectivamente. Crédito: JGR: Planetas / Zhu et al. 2019 / AGU.

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 en la Luna temprana. Los autores del estudio realizaron 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.

Colisión con la Luna

Encontraron que el mejor ajuste para la Luna asimétrica de hoy es un cuerpo grande, de aproximadamente 780 kilómetros de diámetro, que choca contra el lado cercano de la Luna a 22.500 kilómetros por hora. Eso sería el equivalente a un objeto un poco más pequeño que el planeta enano Ceres que se mueve a una velocidad de aproximadamente un cuarto tan rápido como las piedras de meteoros 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 el equipo modeló es un diámetro ligeramente más pequeño, de 720 kilómetros, que golpea un objeto ligeramente más rápido de 24.500 kilómetros por hora.

Bajo estos dos escenarios, el modelo muestra que el impacto hubiera arrojado grandes cantidades de material que caería sobre la superficie de la Luna, enterrando la corteza primordial en el lado lejano en 5 a 10 kilómetros de escombros. Esa es la capa adicional de corteza detectada en el lado oscuro por GRAIL, según Zhu.

Modelo muestra el impacto ocurrido en la Luna. Crédito: JGR: Planetas / Zhu et al. 2019 / AGU.

El nuevo estudio sugiere que el impactador no era probablemente una segunda luna temprana de la Tierra. Cualquiera que sea 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 para las diferencias inexplicables en los isótopos de potasio, fósforo y elementos de tierras raras como el tungsteno-182 entre las superficies de la Tierra y la Luna, explican los investigadores. Estos elementos podrían haber provenido del impacto gigante, que habría agregado ese material a la Luna después de su formación, según los autores del estudio.

El nuevo estudio no solo sugiere una respuesta a las preguntas en curso sobre la Luna, sino que también puede proporcionar información sobre la estructura de otros mundos asimétricos en nuestro sistema solar, como Marte, según escribieron los investigadores.

Los hallazgos de la investigación han sido publicados en Journal of Geophysical Research : Planets.