El vulcanismo violento podría significar que la Luna es mucho más antigua de lo que se creía

Las fuerzas de las mareas lunares resultantes calentaron su interior y, por lo tanto, impulsaron el violento vulcanismo. Solo la luna de Júpiter, Ío, con diferencia el cuerpo volcánicamente más activo del sistema solar, ofrece condiciones comparables. Con estas nuevas ideas, la Luna puedes ser más antigua de lo que se pensaba, según un grupo de científicos.

Estas nuevas consideraciones publicadas en la revista Nature por un equipo internacional de investigadores de la Universidad de California en Santa Cruz, el Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar (MPS) y el Collège de France resuelven contradicciones e inconsistencias previas sobre la edad de la Luna.

La Luna parece bastante reticente al revelar su edad. Los intentos por descubrir su secreto han dado como resultado estimaciones con una diferencia de varios cientos de millones de años: mientras algunos investigadores sugieren que nuestra compañera cósmica se formó hace 4.350 millones de años, otros datan su nacimiento hace 4.510 millones de años.

Una de las inconsistencias más llamativas es la de la naturaleza de la roca: casi todas las muestras de rocas lunares apuntan a una edad más joven, pero unos pocos cristales raros de silicato de circonio, conocidos como circones, son significativamente más antiguos. ¿Cómo es posible? En el estudio actual, los investigadores lograron resolver esta contradicción. Según sus cálculos, la corteza lunar se volvió a fundir en gran parte después de su formación; solo unos pocos circones pudieron soportar estas condiciones extremas sin sufrir cambios.

Una colisión y sus consecuencias

La historia de la Luna comienza con una colisión masiva. En los primeros tiempos del sistema solar, un trozo de tierra del tamaño de Marte chocó contra la aún joven Tierra. La colisión generó tanto calor que nuestro planeta se derritió por completo y arrojó una enorme cantidad de material al espacio. Poco a poco, este material se fue aglutinando hasta formar la Luna, inicialmente cubierta por un enorme océano de roca caliente y líquida. En los millones de años que siguieron, el cuerpo recién formado se enfrió y se alejó cada vez más de la Tierra hasta alcanzar su órbita actual a una distancia de unos 384.400 kilómetros.

"Estamos especialmente interesados en la fase en la que la distancia entre la Tierra y la Luna era aproximadamente un tercio de la distancia actual", explica Francis Nimmo, de la Universidad de California en Santa Cruz, primer autor del nuevo estudio.

En esa época se produjeron diversos cambios en la posición y la forma de la órbita lunar. Entre otras cosas, se volvió más elíptica, de modo que la velocidad de la Luna y su distancia a la Tierra variaron notablemente en cada órbita. Las fuerzas que actuaban de esta manera "removieron" el interior de la Luna hasta tal punto que esta se calentó.

Hoy en día, se conoce una situación similar en el caso de Ío, la luna de Júpiter, que gira alrededor del gigante gaseoso también en una órbita ligeramente elíptica. Las enormes fuerzas de marea de Júpiter hacen de esta pequeña luna el cuerpo con mayor actividad volcánica del sistema solar. Es probable que la luna primitiva de la Tierra fuera incluso comparable a Ío.

Según los cálculos de los investigadores, el flujo de calor del interior lunar fue suficiente para fundir y agitar todo el manto. Si bien en ningún momento durante esta fase un océano de magma cubrió toda la luna, a lo largo de varios millones de años el calor del interior alcanzó gradualmente cada parte de la superficie, licuando la mayor parte de la roca de la corteza, posiblemente incluso varias veces. En algunos lugares la lava caliente penetró hasta la superficie, en otros el magma se inyectó debajo de la superficie, calentando las rocas a su alrededor.

Reiniciando el reloj geológico

Esta historia volcánica es decisiva para determinar la edad de las rocas de la corteza terrestre. Desde su formación, las rocas lunares (al igual que las terrestres) contienen isótopos radiactivos. Los isótopos son variaciones de ciertos átomos que difieren únicamente en el número de neutrones en el núcleo atómico.

Como se conocen los tiempos de desintegración de los isótopos, es posible deducir la edad de la roca a partir de su concentración actual. El factor decisivo: mientras la roca esté caliente, puede intercambiar isótopos con su entorno. Cuando se enfría, fija su composición. Los isótopos radiactivos atrapados comienzan a desintegrarse y el reloj geológico comienza a funcionar.

"El fuerte vulcanismo probablemente ha puesto a cero el reloj geológico de la Luna", explica Thorsten Kleine, director del MPS y coautor del estudio. "Por tanto, las muestras de rocas lunares no revelan su edad original, sino únicamente la última vez que sufrieron un fuerte calentamiento", añade.

Según los cálculos de los investigadores, sólo unos pocos circones resistentes al calor aportan pruebas de un pasado más lejano. En algunos lugares donde la lava no alcanzó la superficie, los granos de circón se mantuvieron fríos, por lo que su reloj interno no se vio afectado.

"Las muestras de rocas lunares nos cuentan toda la historia turbulenta de la Luna. Nos hablan de su formación y del violento vulcanismo posterior. Hasta ahora, simplemente no habíamos interpretado correctamente estas pistas", afirma Kleine. Según los resultados de los investigadores, la Luna tiene entre 4.430 y 4.510 millones de años de antigüedad. El violento vulcanismo moldeó su corteza hace unos 4.350 millones de años.

La solución al enigma

Los nuevos hallazgos resuelven también muchas otras contradicciones que hasta ahora desconcertaban a los científicos. Por ejemplo, el hecho de que la Luna tenga relativamente pocos cráteres contradice su antigüedad. En un tiempo tan largo, nuestro vecino cósmico debería haber presenciado más impactos. El vulcanismo ofrece ahora una explicación. "La lava del interior de la Luna podría haber llenado las primeras cuencas de impacto y, por lo tanto, haberlas hecho irreconocibles", afirma el coautor Alessandro Morbidelli, del Collège de France.

La composición del manto lunar planteó otro enigma a los investigadores. Se trata de la capa de roca que se encuentra directamente debajo de la corteza lunar. Su lista de ingredientes difiere de la de la Tierra en aspectos clave. Sin embargo, si el interior de la Luna se fundió una segunda vez, algunas sustancias podrían haber escapado del manto al núcleo de hierro que se encuentra debajo.

"Los nuevos resultados significan que todas las piezas del rompecabezas que antes no encajaban ahora forman una imagen global coherente de la formación de la Luna", dice Kleine.

Proporcionado por la Sociedad Max Planck.

Referencia

Francis Nimmo et al, Tidally driven remelting around 4.35 billion years ago indicates the Moon is old, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-08231-0