A principios de la Luna historia, un océano de roca fundida cubría toda su superficie. Ese océano de magma lunar se fue enfriando durante millones de años, creando así una serie de capas diferenciadas que terminarían formando parte de la corteza y el manto lunar. Pero según un nuevo análisis realizado por los científicos planetarios de la Universidad Brown, esta no fue la última vez que la superficie de la Luna se fundió a escalas masivas.

La investigación, liderada por el estudiante graduado Vaughan William, muestra que el fenómeno del impacto que formó el Mare Orientale, una de las más grandes estructuras en la superficie de la Luna que se encuentra en el límite visible del borde occidental, creó un mar de más de 350 kilómetros de ancho y una profundidad mínima de unos 10 kilómetros. También podemos observar en la superficie de nuestro satélite al menos otras 30 cuencas de gran impacto que habrían quedado también cubiertas por mares similares.

Vaughan y sus colegas muestran que a medida que estos mares fundidos se enfriaban, se diferenciarían de la corteza lunar de una manera similar a como sucedió con el primigenio océano de magma. Como resultado, las rocas formadas en estos mares fundidos podrían ser confundidas con aquellas que se formaron en la temprana historia de la Luna.

‘Este trabajo añade el concepto de mares de magma de impactos al léxico de los procesos de formación de las rocas lunares’ señala el geólogo planetario James W. Head III, Scherck Distinguished Professor de Ciencias Geológicas, uno de los investigadores involucrados en este estudio. De esta forma, indica que hay que establecer el origen de las rocas con el fin de ser capaces de interpretarlas correctamente.

Eso incluye a las rocas traídas durante el programa Apolo y las misiones soviéticas a la Luna. Es muy posible, dicen los investigadores, que el material fundido por un impacto esté presente en las muestras lunares que anteriormente se consideraba eran representativas de la formación temprana de la corteza lunar. La cantidad de roca formada en estos mares de impacto está muy lejos de ser trivial. Vaughan y sus colegas estiman que los impactos que forman las 30 grandes cuencas creo unos 100 millones de kilómetros cúbicos de roca fundida, cifra que alcanzaría un nada despreciable 5% de la corteza de la Luna.

Si las muestras lunares incluyen este material fundido, esto ayudaría a explicar algunos resultados intrigantes de sus análisis. Uno de esos extraños resultados se produjo en 2011, una muestra que se suponía se originó en la temprana corteza lunar mostraba que esta tenía unos 200 millones de años menos que el tiempo estimado para la solidificación del océano de magma de la que fue recogida. Eso llevó concluir que o bien la Luna tenía una menor edad de lo estimado o que la teoría del océano de magma lunar era errónea. Pero si esa muestra en realidad se originó a partir de un mar de fusión, su corta edad podría explicarse sin tener que reescribir la historia de la Luna.

Debido a que el Mare Orientale es una de las pocas cuencas lunares que no se ha rellenado con basalto volcánico, ofrece un gran lugar para investigar la geología de estos mares creados por la fusión de la roca tras un gran impacto y comprobar si existe una diferenciación a medida que se enfriaba.

Si existe una diferenciación en las capas del Mare Orientale, entonces esto nos diría que la roca debería haber estado fundida durante al menos varios miles de años. Para mantenerse en este estado durante tanto tiempo, esta capa de magma debería haber sido bastante gruesa. Eso dejó a los investigadores con una pregunta que no era fácil de responder: ¿Cuál es la profundidad de este mar?

‘En las imágenes, sólo estás viendo la parte superior de un cuerpo fundido por un impacto, así que tenemos que encontrar una manera de inferir qué tan grueso era’, dijo Vaughan.

Para ello, Vaughan y sus colegas aprovecharon el hecho de que un líquido tiende a contraerse cuando se enfría y solidifica. Los datos del Lunar Orbiter Laser Altimeter (LOLA), a bordo del Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) mostraban que la superficie del Mare Orientale se habría retraído unos dos kilómetros, separándose de la roca circundante, dando a los investigadores una idea del 'encogimiento' de este mar. Con esos datos, podían calcular su volumen y establecer así su profundidad.

Según esos cálculos, este mar de roca fundida debería haber tenido al menos unos 10 kilómetros de profundidad. En nuestro planeta existen cuencas de impacto de mucha menor profundidad que muestran claros indicios de haberse diferenciado, por lo que estimar que el Mare Orientale llego a ser lo suficientemente profundo como para experimentar una diferenciación similar era una apuesta segura.

La siguiente pregunta era lo similar que podría llegar a ser esta diferenciación con las rocas terrestres y lunares. Basándose en la composición de la corteza lunar y el material del manto fundido, Vaughan podría determinar la composición de este mar de impacto. A partir de ahí, se podría crear un modelo que indicaría que rocas se habrían formado a medida que se enfriaba este mar.

Según el modelo, primero se formarían gruesas capas de rocas de dunita y piroxenita, rocas plutónicas que se forman por un enfriamiento lento, estas se cristalizan y se hunden a través de la masa fundida. Otros minerales flotarían creando capas de norita, otro tipo de roca plutónica de menor densidad, que quedaría en las capas superiores, creando así una estructura muy similar a la formada por los procesos de la diferenciación del océano de magma lunar.

El modelo de Vaughan se apoya en los datos del cráter Maunder, el remanente de un impacto que creó una cuenca de impacto en la que el material fundido se enfrió lentamente. Los datos confirman una composición de noritas de por lo menos cuatro kilómetros de profundidad.

Tomados en conjunto, los resultados sugieren que estos mares formados por la fusión de la roca tras un gran impacto se enfriarían de una manera muy similar a la del océano de magma lunar. Y eso podría ayudar a aclarar algunas cuestiones pendientes sobre el paradigma del océano de magma.

De esta forma, estos grandes impactos podrían ayudar a resolver los datos mineralógicos que no siempre encajan con la idea del océano de magma lunar.

La investigación se publica en la edición de abril de la revista Icarus .