Agencias/Ciudad de México.- Un nuevo estudio revela cómo la Luna pudo ser una potencia magnética ocasional al principio de su historia, una cuestión que ha confundido a los investigadores desde tiempos del programa Apolo.
Las rocas devueltas a la Tierra durante el programa lunar tripulado de la NASA de 1968 a 1972 han proporcionado volúmenes de información sobre la historia de la Luna, pero también han sido la fuente de un misterio duradero.
El análisis de las rocas reveló que algunas parecían haberse formado en presencia de un fuerte campo magnético, que rivalizaba con el de la Tierra. Pero no estaba claro cómo un cuerpo del tamaño de la Luna podría haber generado un campo magnético tan fuerte.
Ahora, una investigación dirigida por un geocientífico de la Universidad de Brown, en Estados Unidos, propone una nueva explicación para el misterio magnético de la Luna. El estudio, publicado en ‘Nature Astronomy’, muestra que las gigantescas formaciones rocosas que se hunden en el manto lunar podrían haber producido el tipo de convección interior que genera fuertes campos magnéticos.
Los procesos podrían haber producido campos magnéticos fuertes de forma intermitente durante los primeros mil millones de años de la historia de la Luna, dicen los investigadores.
“Todo lo que hemos pensado sobre cómo se generan los campos magnéticos en los núcleos planetarios nos dice que un cuerpo del tamaño de la Luna no debería ser capaz de generar un campo tan fuerte como el de la Tierra”, explica Alexander Evans, profesor asistente de ciencias de la Tierra, ambientales y planetarias en Brown y coautor del estudio con Sonia Tikoo de la Universidad de Stanford.
“Pero en lugar de pensar en cómo alimentar un campo magnético fuerte de forma continua durante miles de millones de años –prosigue–, quizá haya una forma de conseguir un campo de alta intensidad de forma intermitente. Nuestro modelo muestra cómo puede ocurrir eso, y es coherente con lo que sabemos del interior de la Luna”.
Los cuerpos planetarios producen campos magnéticos a través de lo que se conoce como dínamo del núcleo. El calor que se disipa lentamente provoca la convección de metales fundidos en el núcleo de un planeta. La agitación constante de material conductor de la electricidad es lo que produce un campo magnético. Así es como se forma el campo magnético de la Tierra, que protege la superficie de la radiación más peligrosa del sol.
La Luna carece de campo magnético en la actualidad, y los modelos de su núcleo sugieren que probablemente era demasiado pequeño y carecía de la fuerza convectiva para haber producido alguna vez un campo magnético fuerte y continuo. Para que un núcleo tenga una fuerte convección, necesita disipar mucho calor.
En el caso de la Luna primitiva, dice Evans, el manto que rodeaba el núcleo no era mucho más frío que el propio núcleo. Como el calor del núcleo no tenía adónde ir, no había mucha convección en el núcleo, pero este nuevo estudio muestra cómo las rocas que se hunden podrían haber proporcionado impulsos convectivos intermitentes.
La historia de estas piedras que se hunden comienza unos pocos millones de años después de la formación de la Luna. Al principio de su historia, se cree que la Luna estaba cubierta por un océano de roca fundida.
Cuando el vasto océano de magma comenzó a enfriarse y a solidificarse, minerales como el olivino y el piroxeno, más densos que el magma líquido, se hundieron hasta el fondo, mientras que minerales menos densos como la anortosita flotaron para formar la corteza.
El magma líquido restante era rico en titanio, así como en elementos productores de calor como el torio, el uranio y el potasio, por lo que tardó un poco más en solidificarse. Cuando esta capa de titanio finalmente cristalizó justo debajo de la corteza, era más densa que los minerales que se habían solidificado antes. Con el tiempo, las formaciones de titanio se hundieron a través de la roca del manto menos densa que había debajo, un proceso conocido como vuelco gravitacional.
Para este nuevo estudio, Evans y Tikoo modelaron la dinámica de cómo se habrían hundido esas formaciones de titanio, así como el efecto que podrían tener cuando finalmente llegaran al núcleo de la Luna.
El análisis, que se basó en la composición actual de la Luna y en la viscosidad estimada del manto, mostró que las formaciones probablemente se romperían en manchas de hasta 60 kilómetros de diámetro y se hundirían de forma intermitente en el transcurso de unos mil millones de años.
Según los investigadores, cuando cada una de estas manchas tocara el fondo, habría dado una gran sacudida a la dinamo del núcleo de la Luna. Al estar situadas justo debajo de la corteza lunar, las formaciones de titanio habrían tenido una temperatura relativamente baja, mucho más que la temperatura estimada del núcleo, entre 1.400 y 2.100 grados Celsius.
Cuando las manchas frías entraron en contacto con el núcleo caliente después de hundirse, el desajuste de temperatura habría impulsado un aumento de la convección del núcleo, lo suficiente como para impulsar un campo magnético en la superficie de la Luna tan fuerte o incluso más que el de la Tierra.
“Se puede pensar en ello un poco como una gota de agua que golpea una sartén caliente –señala Evans–. Tienes algo muy frío que toca el núcleo, y de repente puede fluir mucho calor. Eso hace que aumente la agitación en el núcleo, lo que da estos campos magnéticos intermitentemente fuertes”.
Los investigadores afirman que podría haber habido hasta 100 de estos eventos de descenso durante los primeros mil millones de años de existencia de la Luna, y cada uno de ellos podría haber producido un fuerte campo magnético que durara un siglo más o menos.
Evans apunta que el modelo magnético intermitente no sólo explica la fuerza de la firma magnética encontrada en las muestras de roca del Apolo, sino también el hecho de que las firmas magnéticas varían ampliamente en la colección del Apolo, con algunas que tienen fuertes firmas magnéticas mientras que otras no.
“Este modelo es capaz de explicar tanto la intensidad como la variabilidad que vemos en las muestras del Apolo, algo que ningún otro modelo ha podido hacer –subraya Evans–. También nos da algunas limitaciones de tiempo en la fundición de este material de titanio, lo que nos da una mejor imagen de la evolución temprana de la Luna”.
La idea también es bastante comprobable, añade. Implica que debería haber habido un fondo magnético débil en la Luna que estuviera salpicado por estos eventos de alta resistencia. Eso debería ser evidente en la colección del Apolo, mientras que las firmas magnéticas fuertes en las muestras del Apolo sobresalen como un pulgar dolorido, nadie ha buscado realmente firmas más débiles, dice Evans.
La presencia de esas firmas débiles junto con las fuertes daría un gran impulso a esta nueva idea, que podría finalmente poner fin al misterio magnético de la Luna, concluye.
The foundering of cool dense blobs of mantle material to the lunar core 3.5 Gyr ago can explain the highly variable but high-intensity bursts seen in records of the early lunar magnetic field. @alexjayevans et al.: https://t.co/j3NYfdkIqq pic.twitter.com/sgZHGLSs26
— Nature Astronomy (@NatureAstronomy) January 13, 2022
