Estructura interna de la Luna

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Estructura interna de la Luna
basalto olígeno recogido por Apolo 15.
Estado termal de la Luna a los 100 años Ma.

Con una densidad media de 3.346,4 kg/m3, la Luna es un cuerpo diferenciado, compuesto por una corteza, un manto y un núcleo planetario geoquímicamente distintos. Se cree que esta estructura es el resultado de la cristalización fraccionada de un océano de magma poco después de su formación hace unos 4.500 millones de años. La energía necesaria para fundir la parte exterior de la Luna se atribuye comúnmente a un gran impacto que se postula que formó el sistema Tierra-Luna y la posterior reacreción de material en la órbita terrestre. La cristalización de este océano de magma habría dado lugar a un manto máfico y a una corteza rica en plagioclasa.

El mapeo geoquímico desde la órbita implica que la corteza de la Luna es en gran parte anortosítica en su composición, lo que es consistente con la hipótesis del océano de magma. En términos de elementos, la corteza lunar está compuesta principalmente de oxígeno, silicio, magnesio, hierro, calcio y aluminio, pero también están presentes elementos menores y traza importantes como titanio, uranio, torio, potasio, azufre, manganeso, cromo e hidrógeno. Según técnicas geofísicas, se estima que la corteza tiene un espesor promedio de unos 50 km.

La fusión parcial del manto lunar dio lugar a la erupción de basaltos de mar en la superficie lunar. Los análisis de estos basaltos indican que el manto está compuesto predominantemente por los minerales olivino, ortopiroxeno y clinopiroxeno, y que el manto lunar es más rico en hierro que el de la Tierra. Algunos basaltos lunares contienen grandes cantidades de titanio (presente en el mineral ilmenita), lo que sugiere que el manto tiene una composición muy heterogénea. Se han descubierto sismos lunares en las profundidades del manto lunar, a unos 1.000 km por debajo de la superficie. Estos ocurren con periodicidad mensual y están relacionados con las tensiones de marea causadas por la órbita excéntrica de la Luna alrededor de la Tierra. También se han detectado algunos sismos lunares poco profundos con hipocentros ubicados a unos 100 km por debajo de la superficie, pero ocurren con menor frecuencia y parecen no estar relacionados con las mareas lunares.

Core

Ilustración esquemática de la estructura interna de la Luna

Varias líneas de evidencia implican que el núcleo lunar es pequeño, con un radio de aproximadamente 350 km o menos. El diámetro del núcleo lunar es solo un 20% del diámetro de la propia Luna, en contraste con el 50%, como es el caso de la mayoría de los otros cuerpos terrestres. La composición del núcleo lunar no está bien restringida, pero la mayoría cree que está compuesto de una aleación de hierro metálico con una pequeña cantidad de azufre y níquel. Los análisis de las rotaciones variables en el tiempo de la Luna indican que el núcleo está al menos parcialmente fundido. Dentro del escenario de formación por impacto gigante, la formación del núcleo de la Luna podría haber ocurrido dentro de los primeros 100 a 1000 años desde el comienzo de su acreción a partir de sus lunetas.

En 2010, un nuevo análisis de los antiguos datos sísmicos de la misión Apolo sobre los terremotos lunares profundos, utilizando métodos de procesamiento modernos, confirmó que la Luna tiene un núcleo rico en hierro con un radio de 330 ± 20 km. El mismo nuevo análisis estableció que el núcleo interno sólido, hecho de hierro puro, tiene un radio de 240 ± 10 km. El núcleo está rodeado por la capa parcialmente fundida (entre el 10 y el 30 %) del manto inferior con un radio de 480 ± 20 km (espesor de ~150 km). Estos resultados implican que el 40 % del núcleo en volumen se ha solidificado. La densidad del núcleo externo líquido es de aproximadamente 5 g/cm3 y podría contener hasta un 6 % de azufre en peso. La temperatura en el núcleo es probablemente de unos 1600–1700 K (1330–1430 °C).

Luna – Oceanus Procellarum ("Ocean of Storms")
Valles de rift antiguos – estructura rectangular (visible – topografía – gradientes de gravedad GRAIL) (1 de octubre de 2014).
Valles de rift antiguos – contexto.
Valles de rift antiguos – cierre (concepto del artista).

En 2019, un nuevo análisis de casi 50 años de datos recopilados del experimento Lunar Laser Ranging con datos del campo gravitacional lunar de la misión GRAIL, muestra que para un núcleo fluido lunar relajado con litosferas no hidrostáticas, el aplanamiento del núcleo se determina como (2,2±0,6)×10−4 con los radios de su límite núcleo-manto como 381±12 km.

Véase también

  • Recursos lunares
  • Estructura de la Tierra

Referencias

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  • Artículos de la Luna en descubrimientos de investigación científica planetaria, incluyendo artículos sobre estructura interna de la Luna
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