Hace más de 4.000 millones de años, cuando el Sistema Solar aún era joven y la Tierra seguía creciendo, un objeto gigante del tamaño de Marte chocó contra la Tierra. El trozo más grande que se desprendió de la Tierra primitiva formó nuestra Luna. Pero el momento exacto en que esto ocurrió ha sido un misterio.

En un nuevo estudio publicado en la revista Geochemical Perspectives Letters, los investigadores han utilizado cristales traídos de la Luna por los astronautas del Apolo en 1972 para ayudar a precisar el momento de la formación de la Luna. Su descubrimiento retrasa la edad de la Luna en 40 millones de años, hasta al menos 4.460 millones de años.

Estos cristales son los sólidos más antiguos conocidos que se formaron tras el impacto gigante. Y como sabemos cuántos años tienen, sirven de anclaje para la cronología lunar, afirma Philipp Heck, conservador Robert A. Pritzker de Meteorología y Estudios Polares del Museo Field, director del Centro de Investigación Interactiva Negaunee, profesor de la Universidad de Chicago y autor principal del estudio.

Un grano de circón lunar al microscopio | foto Jennika Greer

El descubrimiento surgió del trabajo de Heck con la autora principal del estudio, Jennika Greer, cuando era doctoranda en el Museo Field y la Universidad de Chicago. Nuestros coautores, Bidong Zhang y Audrey Bouvier, se pusieron en contacto con nosotros porque necesitaban estudiar estas muestras a nanoescala para comprenderlas a fondo, explica Greer, que ahora trabaja como investigadora asociada en la Universidad de Glasgow.

La muestra de polvo lunar utilizada en el estudio fue traída por los astronautas del Apolo 17 en la última misión tripulada a la Luna, en 1972. Este polvo contiene diminutos cristales que se formaron hace miles de millones de años. Estos cristales son un indicio revelador de cuándo debió formarse la Luna.

Cuando un objeto del tamaño de Marte chocó contra la Tierra y formó la Luna, la energía del impacto fundió la roca que acabó convirtiéndose en la superficie lunar. Cuando la superficie estaba así de fundida, los cristales de circón no podían formarse y sobrevivir. Así que los cristales de la superficie de la Luna deben haberse formado después de que este océano de magma lunar se enfriara, dice Heck. De lo contrario, se habrían fundido y sus firmas químicas se habrían borrado.

La autora principal, Jennika Greer, trabajando con la sonda atómica | foto Dieter Isheim, Northwestern

Dado que los cristales deben haberse formado tras el enfriamiento del océano de magma, determinar la edad de los cristales de circón revelaría la edad mínima posible de la Luna. Un estudio anterior del coautor Bidong Zhang había sugerido esta edad, pero este estudio más reciente marca el primer uso de un método analítico llamado tomografía de sonda atómica que «clavó» la edad de este cristal lunar más antiguo conocido.

En la tomografía de sonda atómica, comenzamos afilando un trozo de la muestra lunar en una punta muy afilada, utilizando un microscopio de haz de iones enfocado, casi como un sacapuntas muy elegante, dice Greer. A continuación, utilizamos láseres ultravioleta para evaporar átomos de la superficie de la punta. Los átomos pasan por un espectrómetro de masas, y la velocidad a la que se mueven nos dice lo pesados que son, lo que a su vez nos dice de qué están hechos.

Este análisis átomo por átomo, realizado con instrumentos de la Universidad Northwestern, mostró cuántos de los átomos del interior de los cristales de circón habían sufrido desintegración radiactiva. Cuando un átomo tiene una configuración inestable de protones y neutrones en su núcleo, sufre desintegración, desprendiéndose de algunos de estos protones y neutrones y transformándose en elementos diferentes. Por ejemplo, el uranio se desintegra en plomo. Los científicos han determinado el tiempo que tarda en producirse este proceso y, observando la proporción de los distintos átomos de uranio y plomo (llamados isótopos) presentes en una muestra, pueden determinar su antigüedad.

La microscópica punta afilada de un cristal lunar | foto Jennika Greer

La datación radiométrica funciona un poco como un reloj de arena, explica Heck. En un reloj de arena, la arena fluye de un bulbo de cristal a otro, y el paso del tiempo se indica por la acumulación de arena en el bulbo inferior. La datación radiométrica funciona de forma similar, contando el número de átomos progenitores y el número de átomos hijos en los que se han transformado. El paso del tiempo puede calcularse entonces porque se conoce la tasa de transformación.

La proporción de isótopos de plomo que encontraron los investigadores indicaba que la muestra tenía unos 4.460 millones de años. Por tanto, la Luna tiene que tener al menos esa edad.

Es increíble poder tener la prueba de que la roca que tienes en la mano es el trozo más antiguo de la Luna que hemos encontrado hasta ahora. Es un punto de anclaje para muchas preguntas sobre la Tierra. Cuando sabes cuántos años tiene algo, puedes entender mejor lo que le ha ocurrido en su historia, afirma Greer.

Es importante saber cuándo se formó la Luna, dice Heck, porque la Luna es un socio importante en nuestro sistema planetario: estabiliza el eje de rotación de la Tierra, es la razón por la que hay 24 horas en un día, es la razón por la que tenemos mareas. Sin la Luna, la vida en la Tierra sería diferente. Es una parte de nuestro sistema natural que queremos comprender mejor, y nuestro estudio proporciona una pequeña pieza de puzzle en todo ese cuadro.


Fuentes

Field Museum | J. Greer, B. Zhang, et al., 4.46 Ga zircons anchor chronology of lunar magma ocean. Geochemical Perspectives Letters v.27. doi.org/10.7185/geochemlet.2334


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