El año pasado, los científicos analizaron nuevamente los datos sísmicos recopilados por los experimentos de la era Apolo y descubrieron que el manto inferior de la Luna, la parte cercana al límite entre el núcleo y el manto, está parcialmente fundido (por ejemplo, los datos de Apolo reestructurados para proporcionar lecturas precisas en la luna Core, Space Magazine, 6 de enero de 2011). Sus hallazgos sugieren que los 150 km más bajos del manto contienen entre 5 y 30% de fusión líquida. En la Tierra, esto sería suficiente derretir para que se separe del sólido, se levante y haga erupción en la superficie. Sabemos que la Luna tuvo volcanismo en el pasado. Entonces, ¿por qué esta fusión lunar no estalla en la superficie hoy? Los nuevos estudios experimentales sobre muestras lunares simuladas pueden proporcionar las respuestas.
Se sospecha que los magmas lunares actuales son demasiado densos, en comparación con sus rocas circundantes, para salir a la superficie. Al igual que el aceite en el agua, los magmas menos densos son flotantes y se filtrarán por encima de la roca sólida. Pero, si el magma es demasiado denso, se quedará donde está, o incluso se hundirá.
Motivado por esta posibilidad, un equipo internacional de científicos, dirigido por Mirjam van Kan Parker de la Universidad VU de Amsterdam, ha estado estudiando el carácter de los magmas lunares. Sus hallazgos, que fueron publicados recientemente en el Journal Nature Geoscience, muestran que los magmas lunares tienen un rango de densidades que dependen de su composición.
Van Kan Parker y su equipo exprimieron y calentaron muestras fundidas de magma y luego utilizaron técnicas de absorción de rayos X para determinar la densidad del material en un rango de presiones y temperaturas. Sus estudios utilizaron materiales lunares simulados, ya que las muestras lunares se consideran demasiado valiosas para dicho análisis destructivo. Sus simuladores modelaron la composición de los vidrios volcánicos verdes Apollo 15 (que tienen un contenido de titanio de 0.23% en peso) y los vidrios volcánicos negros Apollo 14 (que tienen un contenido de titanio de 16.4% en peso).
Las muestras de estos simulantes fueron sometidas a presiones de hasta 1.7 GPa (la presión atmosférica, en la superficie de la Tierra, es de 101 kPa, o 20,000 veces menos de lo que se logró en estos experimentos). Sin embargo, las presiones en el interior lunar son aún mayores, excediendo los 4.5 GPa. Entonces, se realizaron cálculos por computadora para extrapolar de los resultados experimentales.
El trabajo combinado muestra que, a las temperaturas y presiones típicamente encontradas en el manto lunar inferior, los magmas con bajos contenidos de titanio (vidrios verdes Apolo 15) tienen densidades menores que el material sólido circundante. Esto significa que son flotantes, deben elevarse a la superficie y hacer erupción. Por otro lado, se descubrió que los magmas con altos contenidos de titanio (gafas negras Apollo 14) tenían densidades que eran aproximadamente iguales o mayores que su material sólido circundante. No se esperaría que estos subieran y estallaran.
Dado que la Luna no tiene actividad volcánica activa, la fusión que se encuentra actualmente en la parte inferior del manto lunar debe tener una alta densidad. Y, los resultados de la Sra. Van Kan Parker sugieren que esta fusión debería estar hecha de magmas de alto titanio, como los que formaron las gafas negras Apollo 14.
Este hallazgo es significativo porque se cree que los magmas de alto titanio se formaron a partir de rocas fuente ricas en titanio. Estas rocas representan las heces que quedaron en la base de la corteza lunar, después de que todos los minerales flotantes de plagioclasa (que forman la corteza) se hayan exprimido hacia arriba en un océano de magma global. Siendo densas, estas rocas ricas en titanio se habrían hundido rápidamente hasta el límite del núcleo-manto en un evento de vuelco. Tal vuelco incluso se había postulado hace más de 15 años. Ahora, estos nuevos y emocionantes resultados proporcionan soporte experimental para este modelo.
También se espera que estas densas rocas ricas en titanio tengan muchos elementos radiactivos, que tienden a quedar atrás cuando otros elementos son absorbidos preferentemente por cristales minerales. El calor radiogénico resultante de la descomposición de estos elementos podría explicar por qué partes del manto lunar inferior todavía están lo suficientemente calientes como para fundirse. ¡Van Kan Parker y su equipo especulan aún más que este calor radiogénico también podría estar ayudando a mantener el núcleo lunar parcialmente derretido incluso hoy!
Fuentes:
Los rayos X iluminan el interior de la luna, Science Daily, 19 de febrero de 2012.
Flotabilidad neutra de los fundidos ricos en titanio en el interior lunar profundo, van Kan Parker et al. Nature Geoscience, 19 de febrero de 2012, doi: 10.1038 / NGEO1402.
