Lo que comenzó como una búsqueda de hielo al acecho en los cráteres lunares polares se convirtió en un hallazgo inesperado que podría ayudar a aclarar una historia turbia sobre la formación de la Luna.

Los miembros del equipo del instrumento Miniatura de Radio Frecuencia (Mini-RF) de la nave espacial Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA encontraron nuevas evidencias de que el subsuelo de la Luna podría ser más rico en metales, como hierro y titanio, de lo que los investigadores pensaban. Ese hallazgo podría ayudar a establecer una conexión más clara entre la Tierra y la Luna.

"La misión LRO y su instrumento de radar continúan sorprendiéndonos con nuevas ideas sobre los orígenes y la complejidad de nuestro vecino más cercano", dijo Wes Patterson, investigador principal de Mini-RF del Laboratorio de Física Aplicada (APL) Johns Hopkins en Laurel, Maryland, y un coautor del estudio.

Las pruebas sustanciales apuntan a la Luna como el producto de una colisión entre un protoplaneta del tamaño de Marte y la Tierra joven, que se formó a partir del colapso gravitacional de la nube de escombros restante. En consecuencia, la composición química a granel de la Luna se parece mucho a la de la Tierra.

Sin embargo, si miramos con detalle la composición química de la Luna, esa historia se vuelve turbia. Por ejemplo, en las llanuras brillantes de la superficie de la Luna, llamadas tierras altas lunares, las rocas contienen cantidades más pequeñas de minerales que contienen metales en relación con la Tierra. Ese hallazgo podría explicarse si la Tierra se hubiera diferenciado completamente en un núcleo, manto y corteza antes del impacto, dejando a la Luna en gran parte pobre en metales. Pero si nos dirigimos a los mares de la Luna - las grandes llanuras más oscuras - la abundancia de metales se vuelve más rica que la de muchas rocas en la Tierra.

Esta discrepancia ha desconcertado a los científicos, lo que ha llevado a numerosas preguntas e hipótesis sobre cuánto pudo haber contribuido el protoplaneta impactante a las diferencias. El equipo de Mini-RF encontró un patrón curioso que podría conducir a una respuesta.

Usando Mini-RF, los investigadores buscaron medir una propiedad eléctrica dentro del suelo lunar apilada en los cráteres del hemisferio norte de la Luna. Esta propiedad eléctrica se conoce como la constante dieléctrica, un número que compara las capacidades relativas de un material y el vacío del espacio para transmitir campos eléctricos, y podría ayudar a localizar el hielo que acecha en las sombras del cráter. Sin embargo, el equipo notó que esta propiedad aumentaba con el tamaño del cráter.

Para los cráteres de aproximadamente 2 a 5 kilómetros de ancho, la constante dieléctrica del material aumentó constantemente a medida que los cráteres se hicieron más grandes, pero para los cráteres de 5 a 20 kilómetros de ancho, la propiedad se mantuvo constante.

"Fue una relación sorprendente que no teníamos razón para creer que existiría", dijo Essam Heggy, coinvestigadora de los experimentos Mini-RF de la Universidad del Sur de California en Los Ángeles y autora principal del artículo publicado.

El descubrimiento de este patrón abrió una puerta a una nueva posibilidad. Debido a que los meteoros que forman cráteres más grandes también cavan más profundo en el subsuelo de la Luna, el equipo consideró que la constante dieléctrica creciente del polvo en los cráteres más grandes podría ser el resultado de los meteoritos que excavan óxidos de hierro y titanio que se encuentran debajo de la superficie. Las propiedades dieléctricas están directamente relacionadas con la concentración de estos minerales metálicos.

Si su hipótesis fuera cierta, significaría que solo los primeros cientos de metros de la superficie de la Luna son escasos en óxidos de hierro y titanio, pero debajo de la superficie, hay un aumento constante de una bonanza rica e inesperada.

Comparando imágenes de radar del suelo del cráter de Mini-RF con mapas de óxido de metal de la cámara gran angular de LRO, la misión Kaguya de Japón y la nave espacial Lunar Prospector de la NASA, el equipo descubrió exactamente lo que había sospechado. Los cráteres más grandes, con su mayor material dieléctrico, también eran más ricos en metales, lo que sugiere que se han excavado más óxidos de hierro y titanio desde las profundidades de 0,5 a 2 kilómetros que desde las superiores de 0,2 a 0,5 kilómetros del subsuelo lunar.

"Este emocionante resultado de Mini-RF muestra que incluso después de 11 años de operaciones en la Luna, todavía estamos haciendo nuevos descubrimientos sobre la historia antigua de nuestro vecino más cercano", dijo Noah Petro, científico del proyecto LRO en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. "Los datos del MINI-RF son increíblemente valiosos para contarnos sobre las propiedades de la superficie lunar, ¡pero usamos esos datos para deducir lo que sucedió hace más de 4.500 millones de años!"

Estos resultados siguen a la evidencia reciente de la misión GRAIL de la NASA que sugiere que existe una masa significativa de material denso a unas pocas decenas a cientos de kilómetros debajo de la enorme Cuenca Aitken en el Polo Sur de la Luna, lo que indica que los materiales densos no son distribuidos uniformemente en el subsuelo de la Luna.

El equipo enfatiza que el nuevo estudio no puede responder directamente a las preguntas pendientes sobre la formación de la Luna, pero reduce la incertidumbre en la distribución de óxidos de hierro y titanio en el subsuelo lunar y proporciona evidencias críticas necesarias para comprender mejor la formación de la Luna y su conexión con la Tierra.

Ansiosos por descubrir más, los investigadores ya comenzaron a examinar los suelos de cráteres en el hemisferio sur de la Luna para ver si existen las mismas tendencias allí.