Cuentas de vidrio en suelo lunar revelan antiguos bombardeos de asteroides en la Luna y la Tierra

Earthrise. En Diciembre de 1968, la tripulación del Apolo 8 se convirtió en la primera persona en abandonar nuestro planeta natal y viajar a otro cuerpo en el espacio. Pero como recordaron más tarde los miembros de la tripulación Frank Borman, James Lovell y William Anders, lo más importante que descubrieron fue la Tierra. Crédito: Science Visualization Studio (SVS), NASA Goddard Space Flight Center.

En 2020, la misión Chang’e 5 de China tomó muestras de más de un kilogramo de roca y suelo lunares y los trajo de regreso a la Tierra. Las muestras contienen innumerables pequeñas gotas de vidrio, creadas cuando los asteroides golpearon la Luna y salpicaron gotas de roca fundida alrededor del lugar del impacto.

Hemos analizado estas perlas de vidrio y los cráteres de impacto cerca de donde se encontraron con gran detalle. Nuestros resultados, publicados en Science Advances, revelan nuevos detalles sobre la historia de los asteroides que golpearon la Luna en los últimos 2 mil millones de años.

En particular, encontramos rastros de varias ondas de impactos que ocurrieron al mismo tiempo que los impactos en la Tierra, incluido el impacto de Chicxulub hace 66 millones de años que condujo a la extinción de los dinosaurios.

Miles de millones de años de rocas espaciales

El poder destructivo de los impactos de meteoritos se ha visto a lo largo de la historia humana. El evento recientemente notable de 2013, el espectacular meteorito de Chelyabinsk que hirió a cientos de personas, fue un evento relativamente menor en comparación con los impactos históricos.

Se han producido impactos de varias escalas a lo largo de la larga historia geológica de la Tierra. Solo se han encontrado alrededor de 200 cráteres de impacto en todo el mundo, porque la erosión y la actividad geológica modifican constantemente la superficie de nuestro planeta y borran la evidencia de impactos pasados.

El meteorito de Chelyabinsk era una patata pequeña según los estándares históricos de meteoritos. 
Crédito
: Alexander Ivanov /WikimediaCC BY.

En la Luna, donde los cráteres de impacto no desaparecen, se pueden reconocer varios cientos de millones. No es difícil imaginar que la Tierra experimentó un bombardeo asombroso similar de proyectiles al principio de su vida.

A medida que el Sistema Solar evolucionó durante los últimos 4.500 millones de años, la cantidad de asteroides disminuyó exponencialmente con el tiempo a medida que la Tierra y los otros planetas barrían las rocas espaciales.

Sin embargo, los detalles de este proceso siguen siendo turbios. ¿Hubo una disminución suave con el tiempo en el número de impactos en la Tierra, la Luna y otros planetas del Sistema Solar? ¿Hay períodos en los que las colisiones se hicieron más frecuentes, en este contexto general de declive? ¿Existe la posibilidad de que las colisiones aumenten repentinamente en el futuro?

Vidrio salpicado

El mejor lugar disponible para buscar respuestas es la Luna, y las mejores muestras disponibles son los suelos lunares, como los que trajo el Chang’e 5 a casa.

El suelo lunar contiene gotitas esféricas de fusión solidificada (vidrio) con tamaños que van desde unos pocos milímetros hasta menos de un milímetro. Estas gotitas se forman durante impactos de alta velocidad que derriten la roca objetivo.

Las gotas de vidrio del suelo lunar revelan una historia de impactos de asteroides. Beijing SHRIMP Center, Instituto de Geología, Academia China de Ciencias Geológicas. Imagen Proporcionada por el autor.

Las gotas derretidas pueden salpicar decenas o posiblemente cientos de kilómetros alrededor del cráter de impacto.

Al analizar la composición química y la radiactividad de estas gotas, podemos determinar qué edad tienen. Las edades de las gotas nos dan una indicación de cuándo ocurrieron estos impactos en la Luna.

Cada muestra de suelo lunar parece registrar múltiples impactos. Las edades de los impactos se distribuyen en los últimos ~ 4 mil millones de años, y el más joven tiene solo unos pocos millones de años.

Un sitio de aterrizaje simple

Chang’e 5 aterrizó en un sitio con una historia geológica relativamente simple, en comparación con otros sitios en la Luna donde se han recolectado muestras.

El lugar de aterrizaje está en medio de una vasta meseta basáltica de casi 400 kilómetros de ancho. La meseta tiene «solo» 2 mil millones de años, que es joven en relación con la edad de la corteza lunar en general.

Esto significa que la historia del sitio es más corta y fácil de desentrañar. Esto facilitó la identificación de gotas que se originaban en impactos cercanos, así como la interpretación de datos químicos y cronológicos a través de imágenes satelitales de la superficie lunar circundante.

Chang’e 5 recuperó alrededor de 1,7 kilogramos de roca y suelo lunares. CNSA/Xinhua/AAP

Combinamos esta interpretación con el modelado de cómo se habrían formado y salpicado las gotas en impactos de diferentes tamaños.

Parece que las gotas de vidrio se pueden transportar de 20 a 100 kilómetros desde el lugar del impacto, incluso cuando el impacto deja un cráter de solo 100 metros de ancho. Los modelos también indican que los impactos que forman cráteres de más de 1 kilómetro de diámetro son más eficientes en la producción de gotas.

Toda esta información combinada ayudó a iniciar la búsqueda de cráteres de impacto específicos responsables de la producción de vidrios extraídos de la muestra.

A la caza de cráteres

La meseta basáltica que rodea el lugar de aterrizaje de Chang’e 5 contiene más de 100.000 cráteres de más de 100 metros de tamaño. Hacer coincidir las gotas de vidrio con su cráter de origen es un juego de probabilidad, aunque las probabilidades son un poco mejores que ganar la lotería.

Podemos decir que es probable que algunos de los cráteres sean la fuente de algunas de las gotas de vidrio en la muestra. Sin embargo, este emparejamiento condujo a otro resultado importante.

Estudios previos habían encontrado que la distribución de las edades de las gotas de vidrio en las muestras de suelo individuales es desigual. Hay períodos en la línea de tiempo con una gran cantidad de gotitas y períodos con pocas o ninguna.

Nuestro análisis de vidrio en las muestras de Chang’e 5 y nuestros intentos de relacionarlos con cráteres específicos confirman una variación en la tasa de impacto a lo largo del tiempo.

Además, las edades de los períodos identificados a partir de estas gotas parecen ser similares a las visibles en varios grupos de meteoritos existentes que se originan en el Cinturón de Asteroides. Estos grupos de meteoritos pueden ser el resultado de antiguas colisiones dentro del Cinturón de Asteroides.

Una de estas edades de grupos también coincide con la extinción de los dinosaurios. Nuestro estudio no examinó esto en detalle, pero esta coincidencia puede indicar que, por razones aún desconocidas, hay períodos en los que las órbitas regulares de pequeños cuerpos en el Sistema Solar se desestabilizan y se dirigen a órbitas en las que pueden golpear la Tierra o la Luna.

En conjunto, estas edades sugieren que puede haber períodos de tiempo en la historia de la Tierra en los que las colisiones aumentaron en todo el Sistema Solar interior. Esto significa que la Tierra también podría haber experimentado períodos en los que la tasa de impactos fue más alta de lo habitual, y que es posible que se produzcan aumentos similares en el futuro.

¿Cómo afectaría tal aumento a la evolución de la vida en el planeta? Eso sigue siendo un misterio.

Fuente: The Conversation.

Artículo original: Glass beads in lunar soil reveal ancient asteroid bombardments on the Moon and Earth‘. Alexander Nemchin, Katarina Miljkovic.  September 28, 2022.

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