En un estudio publicado en Nature Geoscience, han demostrado mediante simulaciones que, al principio del período de bombardeo, la Luna era muy porosa, casi un tercio de la porosidad de la piedra pómez. Esta elevada porosidad fue probablemente el resultado de los primeros impactos masivos que destrozaron gran parte de la corteza.
Hace unos 4.400 millones de años, asteroides y cometas masivos y, más tarde, las rocas más pequeñas y los desechos galácticos golpeaban la Luna y otros cuerpos terrestres infantes. Este período terminó hace unos 3.800 millones de años. En la Luna esta época tumultuosa dejó una cara fuertemente craterizada y una corteza agrietada y porosa.
Los científicos suponían que una avalancha continua de impactos iría aumentando lentamente la porosidad. Pero, sorprendentemente, el equipo descubrió que casi toda la porosidad de la Luna se formó rápidamente con estos impactos masivos, y que el ataque continuado de 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 de los que se pueden ver en la superficie. Esta estimación es inferior a lo que otros han supuesto.
“Las estimaciones anteriores situaban ese número mucho más alto, hasta 10 veces los impactos que vemos en la superficie”, dice en un comunicado el coautor del estudio Jason Soderblom, científico investigador del Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias (EAPS) del MIT.
Esto es importante porque limita el material total que los objetos que impactaron como los asteroides y los cometas trajeron a la Luna y a los cuerpos terrestres, y da restricciones a la formación y evolución de los planetas en todo el sistema solar”.
En el nuevo estudio del equipo, los investigadores trataron de rastrear la cambiante porosidad de la Luna y utilizar esos cambios bajo la superficie para estimar el número de impactos que se produjeron en su superficie.
“Sabemos que la Luna ha sido tan bombardeada que lo que vemos en la superficie ya no es un registro de todos los impactos que ha tenido, porque en algún momento los impactos fueron borrando los impactos anteriores”, señala Soderblom. “Lo que estamos descubriendo es que la forma en que los impactos crearon la porosidad en la corteza no se destruye, y eso puede darnos una mejor restricción del número total de impactos a los que la Luna estuvo sometida”.
Para rastrear la evolución de la porosidad de la Luna, el equipo recurrió a las mediciones realizadas por el Laboratorio de Recuperación de la Gravedad y el Interior de la Nasa (Grail), una misión diseñada por el MIT que lanzó dos naves espaciales alrededor de la Luna para trazar un mapa preciso de 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 lunar subyacente. A partir de estos mapas de densidad, los científicos también han podido cartografiar la porosidad actual de la corteza lunar. Estos mapas muestran que las regiones que rodean los cráteres más jóvenes son muy porosas, mientras que las regiones menos porosas rodean los cráteres más antiguos.
En su nueva investigación, Soderblom, Ya Huei Huang (posdoctorado del EAPS y autor principal del estudio), junto con colaboradores de las Universidades de Purdue y Auburn, en Estados Unidos, trataron de simular cómo cambiaba la porosidad de la Luna a medida que era bombardeada con impactos, primero grandes y, luego, más pequeños.
Incluyeron en su simulación la edad, el tamaño y la ubicación de los 77 mayores cráteres de la superficie lunar, junto con las estimaciones derivadas de Grail de la porosidad actual de cada cráter. La simulación incluye todas las cuencas conocidas, desde las más antiguas hasta las más jóvenes de la Luna, y abarca edades entre 4.300 millones y 3.800 millones de años.
Simulaciones
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 bombardeo pesado lunar. Pensaron que los cráteres más antiguos que se formaron en las primeras etapas habrían empezado siendo muy porosos, pero habrían estado expuestos a más impactos a lo largo del tiempo que compactaron y redujeron su porosidad inicial.
En cambio, los cráteres más jóvenes, aunque se formaron más tarde, habrían experimentado menos impactos posteriores, si es que los hubo. Su porosidad subyacente sería entonces más representativa de las condiciones iniciales de la Luna.
“Utilizamos la cuenca más joven que tenemos en la Luna, que no ha sido sometida a demasiados impactos, y la utilizamos como punto de partida como condiciones iniciales. Luego utilizamos una ecuación para afinar el número de impactos necesarios para pasar de esa porosidad inicial a la porosidad actual, más compactada, de las cuencas más antiguas”, explica Huang.
El equipo estudió los 77 cráteres en orden cronológico, basándose en sus edades previamente determinadas. Para cada cráter, el equipo modeló la cantidad en que la porosidad subyacente cambió en comparación con la porosidad inicial representada por el cráter más joven. Asumieron que un mayor cambio en la porosidad estaba asociado a un mayor número de impactos, y utilizaron esta correlación para estimar el número de impactos que habrían generado la porosidad actual de cada cráter.
Estas simulaciones mostraron una clara tendencia: al comienzo del bombardeo pesado de la Luna, hace 4.300 millones de años, la corteza era muy porosa, alrededor del 20 % (en comparación, la porosidad de la piedra pómez es de entre el 60 % y el 80 %). Hace cerca de 3.800 millones de años, la corteza se volvió menos porosa, y se mantiene en su porosidad actual de alrededor del 10 %.
Este cambio en la porosidad es probablemente el resultado de que impactantes más pequeños actuaran 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 de los que pueden verse en su superficie en la actualidad.
“Esto pone un límite superior a las tasas de impacto en todo el sistema solar. También tenemos ahora una nueva apreciación de cómo los impactos gobiernan la porosidad de los cuerpos terrestres”, afirma Soderblom.