En 2013, Chang'e-3, una misión lunar no tripulada, aterrizó en la parte norte de la cuenca Imbrium, una de las cuencas de impacto llenas de lava más prominentes visibles desde la Tierra.
Era un hermoso lugar de aterrizaje, dijo Bradley L. Jolliff, PhD, el Profesor Scott Rudolph de Ciencias de la Tierra y Planetarias de la Universidad de Washington en St. Louis, que participa en una colaboración educativa que ayudó a analizar Chang'e-3datos de la misión. El módulo de aterrizaje aterrizó en una llanura de basalto de inundación suave junto a un cráter de impacto relativamente nuevo ahora oficialmente llamado el cráter Zi Wei que había excavado convenientemente el lecho de roca debajo del regolito para que el rover Yutu lo estudiara.
Desde que terminó el programa Apollo, la exploración lunar estadounidense se ha llevado a cabo principalmente desde la órbita. Pero los sensores orbitales en su mayoría detectan el regolito la capa superficial de roca fragmentada que cubre la Luna, y el regolito es típicamente mixto y difícil de detectar.interpretar.
Debido a que Chang'e-3 aterrizó en un flujo de lava relativamente joven, la capa de regolito era delgada y no estaba mezclada con escombros de otros lugares. Por lo tanto, se parecía mucho a la composición del lecho de roca volcánica subyacente. Esta característica hizo del sitio de aterrizaje una ubicación idealpara comparar el análisis in situ con la información de composición detectada por los satélites en órbita.
"Ahora tenemos 'verdad sobre el terreno' para nuestra teledetección, una muestra bien caracterizada en una ubicación clave", dijo Jolliff. "Vemos la misma señal desde la órbita en otros lugares, por lo que ahora sabemos que esos otros lugares probablementetienen basaltos similares "
Los basaltos en el sitio de aterrizaje Chang'e-3 también resultaron ser diferentes a los devueltos por las misiones de retorno de muestra Apollo y Luna.
"La diversidad nos dice que el manto superior de la Luna tiene una composición mucho menos uniforme que la de la Tierra", dijo Jolliff. "Y al correlacionar la química con la edad, podemos ver cómo el volcanismo de la Luna cambió con el tiempo".
Dos asociaciones participaron en la recopilación y el análisis de estos datos, publicado en la revista Nature Communications el 22 de diciembre. Científicos de varias instituciones chinas involucradas con la misión Chang'e-3 formaron una asociación; la otra fue largaasociación educativa excepcional entre la Universidad de Shandong en Weihai, China, y la Universidad de Washington en St. Louis.
Un misterio mineralógico
La Luna, que se cree que fue creada por la colisión de un cuerpo del tamaño de Marte con la Tierra, comenzó como un cuerpo fundido o parcialmente fundido que se separó al enfriarse en una corteza, manto y núcleo. Pero la acumulación de calor delLa descomposición de los elementos radiactivos en el interior volvió a fundir partes del manto, que comenzaron a erupcionar en la superficie unos 500 millones de años después de la formación de la Luna, y se acumularon en cráteres y cuencas de impacto para formar la maría, la mayoría de las cuales están del lado dela luna mirando a la tierra.
Las misiones American Apollo 1969-1972 y Russian Luna 1970-1976 tomaron muestras de basaltos del período de volcanismo pico que ocurrió entre 3 y 4 mil millones de años atrás. Pero la cuenca Imbrium, donde aterrizó Chang'e-3,contiene algunos de los flujos más jóvenes: 3 mil millones de años o un poco menos.
Los basaltos devueltos por las misiones Apollo y Luna tenían un alto contenido de titanio o de titanio bajo a muy bajo; faltaban valores intermedios. Pero las mediciones realizadas por un espectrómetro de rayos X de partículas alfa y un generador de imágenes hiperespectrales infrarrojo cercano a bordo delEl rover Yutu indicó que los basaltos en el sitio de aterrizaje Chang'e-3 son intermedios en titanio y ricos en hierro, dijo Zongcheng Ling, PhD, profesor asociado en la Escuela de Ciencia y Física Espacial de la Universidad de Shandong en Weihai, yprimer autor del artículo.
El titanio es especialmente útil para mapear y comprender el volcanismo en la Luna porque varía mucho en concentración, desde menos del 1 por ciento en peso de TiO2 hasta más del 15 por ciento. Esta variación refleja diferencias significativas en las regiones de origen del manto que se derivan del momento en queEl primer océano de magma se solidificó por primera vez.
Los minerales se cristalizan a partir del magma basáltico en cierto orden, explicó Alian Wang, PhD, profesor investigador en ciencias de la tierra y planetarias en Artes y Ciencias de la Universidad de Washington. Por lo general, los primeros en cristalizar son dos minerales ricos en magnesio y hierro olivinay piroxeno que son un poco más densos que el magma y se hunden a través de él, luego un mineral feldespato plagioclasa, que es menos denso y flota a la superficie. Este proceso de separación por cristalización condujo a la formación de la Lunamanto y corteza a medida que el océano de magma se enfriaba.
El titanio terminó en un mineral llamado ilmenita FeTiO3 que generalmente no cristaliza hasta una etapa muy tardía, cuando tal vez solo queda el 5 por ciento de la masa fundida original. Cuando finalmente cristaliza, el material rico en ilmenita, que estambién denso, se hundió en el manto, formando áreas de enriquecimiento de Ti.
"La distribución variable de titanio en la superficie lunar sugiere que el interior de la Luna no estaba homogeneizado", dijo Jolliff. "Todavía estamos tratando de averiguar exactamente cómo sucedió esto. Posiblemente hubo grandes impactos durante la etapa del océano de magma que interrumpieronla formación del manto "
Otra pista del pasado de la Luna
La historia tiene otro giro que también subraya la importancia de verificar los datos orbitales contra la verdad del terreno. Los datos de teledetección del sitio de aterrizaje de Chang'e-3 mostraron que era rico en olivino y titanio.
Eso no tiene sentido, dijo Wang, porque la olivina generalmente cristaliza temprano y la ilmenita rica en titanio cristaliza tarde. Encontrar una roca que sea rica en ambos es un poco extraño.
Pero Yutu también resolvió este misterio. En olivina, el silicio se combina con magnesio o hierro, pero la proporción de esos dos elementos es bastante variable en diferentes formas del mineral. La olivina de formación temprana sería rica en magnesio, mientras queLa olivina detectada por Yutu tiene una composición que varía de intermedia en hierro a rica en hierro.
"Eso tiene más sentido", dijo Jolliff, "porque la olivina y la ilmenita enriquecidas con hierro tienen más probabilidades de ocurrir juntas".
"Todavía tienes que explicar cómo llegas a una roca rica en olivina e ilmenita. Una forma de hacerlo sería mezclar o hibridar dos fuentes diferentes", dijo.
Los científicos infieren que al final de la cristalización del océano de magma, el piroxeno y la ilmenita ricos en hierro, que se formaron tarde y en el límite del manto de la corteza, podrían haber comenzado a hundirse, y el olivino rico en magnesio formado temprano podría haber comenzado aAl ocurrir esto, los dos minerales podrían haberse mezclado e hibridado.
"Dados estos datos, esa es nuestra interpretación", dijo Jolliff.
En cualquier caso, está claro que estos basaltos recién caracterizados revelan una Luna más diversa que la que surgió de los estudios posteriores a las misiones Apolo y Luna. La teledetección sugiere que hay basaltos aún más jóvenes e incluso más diversos en la Luna,esperando que los futuros exploradores robóticos o humanos investiguen, dijo Jolliff.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Washington en St. Louis . Original escrito por Diana Lutz. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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