Muestras de Chang’e-5 revelan la edad clave de las rocas lunares

Los científicos comparten el análisis de las primeras muestras frescas de la Luna en más de 40 años

El símbolo marca el lugar donde la nave espacial Chang’e-5 aterrizó y recogió muestras en la Luna. 
Imagen creada con: Lunar QuickMap [ https : // QuickMap . LROC . ASU . Edu ], una colaboración entre la NASA, la Universidad del Estado de Arizona y Applied Coherent Technology Corp.

Una sonda lunar lanzada por la agencia espacial china trajo recientemente las primeras muestras frescas de roca y escombros de la Luna en más de 40 años. Ahora, un equipo internacional de científicos, incluido un experto de la Universidad de Washington en St. Louis, ha determinado la edad de estas rocas lunares en cerca de 1,97 mil millones de años.

«Es la muestra perfecta para cerrar una brecha de 2 mil millones de años», dijo Brad Jolliff , Profesor Scott Rudolph de Ciencias de la Tierra y Planetarias en Artes y Ciencias y Director del Centro McDonnell de Ciencias Espaciales de la universidad. Jolliff es un coautor con sede en EE. UU. de un análisis de las nuevas rocas de la Luna dirigido por la Academia China de Ciencias Geológicas, publicado el 7 de Octubre en la revista Science.

La determinación de la edad se encuentra entre los primeros resultados científicos informados de la exitosa misión Chang’e-5, que fue diseñada para recolectar y devolver a la Tierra rocas de algunas de las superficies volcánicas más jóvenes de la Luna.

“Por supuesto, ‘joven’ es relativo”, dijo Jolliff. “Todas las rocas volcánicas recolectadas por Apolo tenían más de 3 mil millones de años. Y todos los cráteres de impacto jóvenes cuyas edades se han determinado a partir del análisis de muestras son menores de mil millones de años. Así que las muestras de Chang’e-5 llenan un vacío crítico».

La brecha a la que hace referencia Jolliff es importante no solo para estudiar la Luna, sino también para estudiar otros planetas rocosos del Sistema Solar.

Como cuerpo planetario, la Luna en sí tiene unos 4.500 millones de años, casi tan antigua como la Tierra. Pero a diferencia de la Tierra, la Luna no tiene los procesos erosivos o de formación de montañas que tienden a borrar los cráteres a lo largo de los años. Los científicos han aprovechado los cráteres perdurables de la Luna para desarrollar métodos de estimar las edades de diferentes regiones en su superficie, basándose en parte en cuán picada por cráteres parece estar el área.

Este estudio muestra que las rocas lunares devueltas por Chang’e-5 tienen solo unos 2 mil millones de años. Al conocer la edad de estas rocas con certeza, los científicos ahora pueden calibrar con mayor precisión sus importantes herramientas de cronología, dijo Jolliff.

“Es un resultado fenomenal. En términos de tiempo planetario, esa es una determinación muy precisa».

Brad Jolliff

“Los científicos planetarios saben que cuantos más cráteres hay en una superficie, más antigua es; cuantos menos cráteres, más joven es la superficie. Esa es una buena determinación relativa”, dijo Jolliff. «Pero para poner fechas de edad absoluta en eso, uno tiene que tener muestras de esas superficies».

«Las muestras de Apolo nos dieron una serie de superficies que pudimos fechar y correlacionar con las densidades de los cráteres», explicó Jolliff. «Esta cronología de cráteres se ha extendido a otros planetas, por ejemplo, para Mercurio y Marte, para decir que las superficies con cierta densidad de cráteres tienen cierta edad».

«En este estudio, obtuvimos una edad muy precisa alrededor de 2 mil millones de años, más o menos 50 millones de años», dijo Jolliff. “Es un resultado fenomenal. En términos de tiempo planetario, esa es una determinación muy precisa. Y eso es lo suficientemente bueno para distinguir entre las diferentes formulaciones de la cronología».

Otros hallazgos interesantes del estudio se relacionan con la composición de basaltos en las muestras devueltas y lo que eso significa para la historia volcánica de la Luna, señaló Jolliff.

Los resultados presentados en el artículo de Science son solo la punta del iceberg, por así decirlo. Jolliff y sus colegas ahora están examinando las muestras de regolito en busca de claves para otros problemas importantes de la ciencia lunar, como encontrar fragmentos y piezas arrojados al sitio de recolección de Chang’e-5 desde cráteres de impacto jóvenes y distantes como Aristarchus, para posiblemente determinar las edades de estas pequeñas rocas y la naturaleza de los materiales en esos otros sitios de impacto.

Jolliff ha trabajado con los científicos del Centro ‘Sensitive High Resolution Ion MicroProbe’ (SHRIMP) en Beijing que dirigió este estudio, incluido el coautor del estudio Dunyi Liu, durante más de 15 años. Esta relación a largo plazo es posible a través de un acuerdo de colaboración especial que incluye a la Universidad de Washington y su Departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarias, y la Universidad de Shandong en Weihai, China, con el apoyo del Centro McDonnell de Ciencias Espaciales de la Universidad de Washington.

«El laboratorio en Beijing donde se realizaron los nuevos análisis se encuentra entre los mejores del mundo, e hicieron un trabajo fenomenal al caracterizar y analizar las muestras de roca volcánica», dijo Jolliff.

“El consorcio incluye miembros de China, Australia, Estados Unidos, Reino Unido y Suecia”, continuó Jolliff. “Esto es ciencia hecha de la manera ideal: una colaboración internacional, con intercambio gratuito de datos y conocimientos, y todo hecho de la manera más colegiada posible. Esto es diplomacia por la ciencia”.

Jolliff es un especialista en mineralogía y aportó su experiencia para este estudio de las muestras de Chang’e-5. Su experiencia de investigación personal se centra en la Luna y Marte, los materiales que componen sus superficies y lo que cuentan sobre la historia de los planetas.

Como miembro del equipo científico de la Cámara del Orbitador de Reconocimiento Lunar y líder del equipo de la Universidad de Washington en apoyo del programa Apollo Next Generation Sample Analysis (ANGSA) de la NASA, Jolliff investiga la superficie de la Luna, relacionando lo que se puede ver desde la órbita con lo que es conocido sobre la Luna a través del estudio de meteoritos lunares y muestras de Apolo, y ahora, de muestras de Chang’e-5.


Video relacionado : Medio siglo después de que los astronautas pisaron la Luna por primera vez, los investigadores de la Universidad de Washington en St. Louis continúan aprendiendo más sobre la historia del satélite de la Tierra, informando nuestra comprensión de nuestro Sistema Solar y más allá: https://youtu.be/SEFsoe9ptfA

Fuente: Universidad de Washington en San Luis.

Artículo original:Chang’e-5 samples reveal key age of moon rocks‘. Talia Ogliore. October 7, 2021.

Material relacionado

El vehículo lunar chino, Yutu, fotografiado por su módulo de aterrizaje Chang’e-3, después de que el módulo de aterrizaje aterrizara en Mare Imbrium, una cuenca de impacto gigante que se había llenado por sucesivos flujos de lava. 
Crédito:
CNSA / CLEP

El rover Yutu encuentra rocas volcánicas diferentes de las devueltas por las misiones Apolo y Luna, pistas tentadoras sobre el período de vulcanismo lunar.

La cápsula que contenía materiales de la Luna aterrizó en Mongolia poco después de la 01:30 hora local del jueves.

La misión china Chang’e-5 regresó a la Tierra con muestras de rocas y «suelo» de la Luna.

Han pasado más de 40 años desde que misiones de Estados Unidos y la entonces Unión Soviética recolectaran rocas y suelo lunar para ser analizados en nuestro planeta.

Las muestras permitirán investigar la geología y la historia temprana del satélite natural terrestre.

Imagen que muestra la ubicación del lugar de aterrizaje de Chang’e-5 (43.06 ° N, 51.92 ° W) y regiones adyacentes de la Luna, así como cráteres de impacto que fueron examinados como posibles fuentes de fragmentos exóticos entre los materiales lunares recientemente devueltos. 
Crédito:
Qian et al. 2021.

El 16 de Diciembre de 2020, la misión Chang’e-5, la primera misión de retorno de muestra de China a la Luna, entregó con éxito a la Tierra casi dos kilogramos de fragmentos rocosos y polvo de nuestro compañero celestial.  

Chang’e-5 aterrizó en un área de la Luna que no fue muestreada por las misiones ‘Apollo’ de la NASA o las ‘Luna’ soviética hace casi 50 años, y así recuperó fragmentos de las rocas lunares más jóvenes jamás traídas para su análisis en laboratorios de la Tierra. Las rocas también son diferentes a las devueltas hace décadas. Yuqi Qian, estudiante de doctorado de la Universidad de Geociencias de China, presentó los hallazgos de las primeras etapas, que utilizan el mapeo geológico para vincular fragmentos ‘exóticos’ en las muestras recolectadas con características cercanas al lugar de aterrizaje, en el Congreso de Ciencias Europlanet ( EPSC) Reunión virtual 2021.

Sobre los cráteres en el Sistema Solar y su cronometría

Un artículo en profundidad sobre los cráteres en el Sistema Solar como medio de estudio de la historia de éste, escrito por uno de los investigadores más prolíficos en el tema:

Del mismo autor, una historia sobre la cronometría de los cráteres:

No puedo dejar de mencionar el impacto científico del programa APOLLO en el desarrollo de la Ciencia Planetaria. El siguiente artículo lo ilustra


Curiosidades

Proyección Mercator de la superficie lunar, con la cuenca del Serenitatis delineada en amarillo. Las muestras utilizadas en este estudio se tomaron cerca del lugar de aterrizaje del Apolo 17 (círculo rojo). 
Figura adaptada del USGS.

Hace unos 4 mil millones de años, el Sistema Solar interior fue presa de un asalto apocalíptico de asteroides. Estos asteroides se estrellaron contra los planetas terrestres (Mercurio, Venus, Tierra, Marte) y la Luna. Estos impactos dejaron atrás las cicatrices y cuencas que conforman los paisajes de los planetas en la actualidad. Este ataque, llamado Gran Bombardeo Pesado, ayuda a explicar la génesis de la mayoría de las formaciones que decoran los planetas interiores del Sistema Solar. La datación anterior de las rocas lunares ayudó a señalar la ocurrencia del Bombardeo en algún lugar hace unos 3.800 millones de años. Esta ventana de tiempo es ampliamente aceptada en la comunidad científica planetaria. Sin embargo, una de las características más emblemáticas de la Luna, la cuenca de Serenitatis, podría hacer un agujero en ella.

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