Mi?rcoles, 16 de diciembre de 2009
LA ASTROGEOLOGÍA

Astrogeología, también llamada geología planetaria o exogeología, es una disciplina científica que trata de la geología de los cuerpos celestiales —planetas y sus lunas, asteroides, cometas y meteoritos—. Los científicos astrogeólogos han acuñado el término cuerpo planetario para designar a todos los cuerpos con órbitas alrededor de una estrella y demasiado pequeños para que en su interior se inicien reacciones de fusión nuclear.Esta definición abarca tanto a planetas como a satélites, que son geológicamente iguales.

Eugene Shoemaker,quien introdujo la rama de astrogeología en el Servicio Geológico delos Estados Unidos, realizó importantes contribuciones en el campo y enel estudio de los cráteres de impacto, ciencia lunar, asteroides y cometas.

El envío de sondas espaciales a los diversos cuerpos planetarios de nuestro sistema solara partir de los años sesenta está proporcionando valiosos datos, decuyo análisis se deriva una revolución en el conocimiento geológico denuestro propio planeta, acerca de cómo se formó y cual será el futuroque le espera. Así, la finalidad de la astrogeología es conocer la evolución de los planetas.

El conocimiento de la geología lunar aumentó significativamente a partir de los años sesentacon las misiones tripuladas y automatizadas. Pese a todos los datosrecogidos, todavía quedan preguntas sin responder que únicamente seráncontestadas con la instalación de futuras bases permanentes y unestudio más amplio de la superficie. Gracias a su cercanía, la Luna es el único cuerpo —además de la Tierra— del que se conoce detalladamente su geología y del que se obtuvieron muestras de distintas regiones. Las misiones tripuladas Apolo contribuyeron en la recolección de 382 kilogramos de rocasy muestras del suelo lunar, los cuales siguen siendo objeto de estudioútil para la comprensión acerca de su formación y la de otros cuerposcelestes. Algunas sondas del programa Luna de la Unión Soviética también trajeron de vuelta a la Tierra pequeñas muestras del suelo lunar: la Luna 16 (101 gramos), la Luna 20 (55 gramos) y la Luna 24 (170 gramos).

 

Por mucho tiempo el problema fundamental concerniente a la historialunar fue el de su origen. Las hipótesis que han sido elaboradas a esterespecto son tan variadas como diferentes una de la otra. Las hipótesismás importantes son:

  • Captura lunar: la captura de una luna completamente formada por el campo gravitacional de la Tierraresulta inverosímil ya que un encuentro cercano con la Tierra habríaproducido una colisión o una alteración de la trayectoria del cuerpo encuestión y probablemente nunca volvería a reencontrase con la Tierra.Para que esta hipótesis funcione se requeriría una gran atmósferaextendida alrededor de la Tierra primitiva, la cual podría frenar elmovimiento de la Luna antes de que escapase. Esta hipótesis esseriamente considerada para explicar las órbitas de los satélitesirregulares de Júpiter y Saturno; sin embargo, es muy difícil que funcione para la Luna.
  • Hipótesis de la fisión: expone la idea de que una Tierra primitiva con una rotación acelerada expulsó un pedazo de su masa, y fue propuesta por George Darwin (hijo del célebre biólogo Charles Darwin).Esta hipótesis no explica por qué la Tierra estaba rotando una vez cada2,5 horas y por qué la Luna y la Tierra no siguen con un movimientorotacional acelerado en la actualidad.
  • Hipótesis de la acreción: con esta hipótesis se estableceque la Tierra y la Luna se formaron juntas, en un sistema doble. Elproblema de esta hipótesis es que no se explica el período rotacionalde la Tierra y la Luna además de dar una respuesta a la ausencia dematerial de este sistema doble orbitando a los dos cuerpos, fenómenoque solamente puede ser explicado si se tienen en cuenta el movimientode rotación terrestre y el de revolución lunar a través de unapropiedad física llamada momento angular.
  • Teoría del gran impacto: se refiere al impacto de un cuerpodel tamaño de Marte (la mitad del radio terrestre y un décimo de sumasa) sobre la Tierra cuando ésta estaba a un 90% de su tamaño actual.Este impacto habría expulsado vastas cantidades de material calientealrededor de la órbita terrestre y la Luna se habría formado a travésde la acumulación de este material.

Las tierras altas presentan la mayor cantidad de cráteres de impacto desde un diámetro de cerca de un metrohasta 1000 kilómetros. Antes de que cualquier misión robótica pudierallegar a la Luna, los científicos pensaban que el origen de algunos deestos cráteres era volcánico, idea que cambió radicalmente con elretorno de muestras de suelo y rocas lunares con las misiones Apolomostrando claramente el importante rol del proceso de impacto en laformación del terreno. Los impactos ocurren a velocidades cercanas alos 20 km/s (70.000 km/h). En cada impacto ondas de alta presiónrebotan al proyectil y el cuerpo impactado, en cual proceso, elproyectil (un meteorito) es destruido por el pasaje de la onda dechoque haciendo que se evaporiceen casi toda su totalidad. El material del cuerpo impactado escomprimido fuertemente y descomprimido brevemente después. Una porciónde este material es evaporizado y otra parte es derretida, pero lamayor parte (una masa 10.000 veces superior a la del meteorito) esexpulsada fuera del cráter formando el anillo que lo rodea. La partecentral del cráter es un área más deprimida que el resto del terreno.
La diferencia con las calderas volcánicas o conos de cenizas es que no tienen anillos de material acumulado y sus cimas están por encima del nivel de la superficie.

Una pequeña parte del cuerpo impactado es expulsada a grandesdistancias dando lugar a unas figuras que se asemejan a líneas rectasllamadas radios.

Los mares (maria) cubren cerca del 16% de la superficie lunar y fueron formados por coladasde lava que principalmente llenaron las enormes cuencas de impacto.Aunque se piensa que en la actualidad la Luna no posee ningunaactividad volcánica, sí la tuvo en el pasado. Según estudios, laactividad volcánica de la Luna tomó lugar después de que las tierrasaltas fueran formadas y después de que la mayor parte del proceso decraterización sucediera, por este motivo, los mares lunares son másrecientes que las tierras altas.

Antes de ser confirmado por las misiones Apolo, loscientíficos ya creían que los mares lunares eran planicies de lava yaque éstas poseían unas características particulares: patrones de flujosde lava y colapsos atribuidos a tubos de lava. El material recogido durante las misiones lunares de los años sesenta y setenta confirmaron la sospecha: las cuencas están formadas de un tipo de roca volcánica llamada basalto.

Los mares llenan la mayor parte de las cuencas de impacto del lado visible. En los años sesenta,algunos científicos sugirieron que esto demostraba una causa y efecto:los impactos no sólo causaron la formación de grandes cráteres sinotambién produjeron el derretimiento del interior lunar disparando elproceso volcánico. Sin embargo un examen más detallado de los maresmuestran que éstos deben haber sido más jóvenes que las cuencas en lasque residen.

 

La superficie de la Luna es de color gris y presenta una gran cantidad de fino sedimento producto de los innumerables impactos de meteoritos. Este polvo recibe el nombre de regolitolunar, un término acuñado para describir las capas de sedimentoproducidas por efectos mecánicos sobre las superficies de los planetas.El espesor del regolito varía de 2 metros en los mares más jóveneshasta unos 20 metros en las superficies más antiguas de las tierrasaltas.

El regolito está formado por el material rocoso de la región endonde se encuentre, pero además contiene restos de material expulsadopor impactos lejanos, por lo cual el regolito constituye una roca degran valor científico.

El regolito contiene rocas, fragmentos de minerales derivados dellecho de roca original, partículas vidriosas formadas por los impactos.En la mayor parte del regolito lunar, la mitad de las partículas estáncompuestas de fragmentos minerales que están unidos por vidrios deimpacto; estos objetos se llaman aglutinados.La composición química del regolito varía de acuerdo a su locación; elregolito en las tierras altas, como sus rocas, es rico en aluminio. El regolito en los mares es rico en hierro y magnesio, como las rocas basálticas.

ElementoPorcentaje
Oxígeno 42%
Silicio 21%
Hierro 13%
Calcio 8%
Aluminio 7%
Magnesio 6%
Otros 3%

El regolito lunar es también muy importante porque almacena la información de la historia solar. Las partículas que forman al viento solar, compuesto principalmente de átomos de helio, neón, carbono y nitrógenogolpean la superficie lunar y se insertan en los granos minerales. Alanalizar la composición del regolito, especialmente su composición isotópica es posible determinar si la actividad del Sol ha cambiado con el tiempo.

Los gases del viento solar podrían ser útiles para futuras baseslunares, ya que el oxígeno y el hidrógeno (agua), carbono y nitrógenono sólo son esenciales para la vida sino que también son de granutilidad para la elaboración de combustible.

Existe una gran cantidad de oxígeno almacenado en los silicatos, dióxido de silicio (SiO2), minerales de las rocas lunares, óxidos de calcio (CaO), hierro (FeO) y magnesio (MgO). Cerca del 43% de la masa del suelo es oxígeno y el viento solar provee el resto.

La principal características de las rocas basálticas respecto de lasrocas provenientes de las tierras altas es que los basaltos contienenuna mayor cantidad de olivino y piroxeno y menos plagioclasa.Llamativamente muchas de ellas también tienen un óxido de mineral dehierro-titanio llamado ilmenita.Debido a que el primer muestreo de rocas tenían un gran contenido deilmenita (y otros minerales relacionados) recibieron el nombre debasaltos de “alto titanio” en referencia a los concentracionesexcepcionales de este metal. El Apolo 12regresó a Tierra con basaltos de menores concentraciones y fueronllamados basaltos de “bajo titanio”. Misiones subsecuentes y lasmisiones automatizadas soviéticas regresaron con basaltos con una concentración aún menor, son los basaltos de “muy bajo titanio”.
La sonda Clementineproporcionó datos que muestran un amplio rango de contenido de titanioen las rocas basálticas, siendo las de alto contenido las de menorabundancia.

Las formas de los granos minerales en la que están presentes en losbasaltos de los mares indican que estas rocas fueron formadas encoladas de lava, algunas delgadas (de un metro de espesor) y otras másespesas (hasta 30 metros). Muchas de los basaltos lunares contienenpequeños agujeros llamados vesículas,los cuales fueron formados por burbujas de gases atrapados cuando sesolidificó la lava. No se sabe con certeza cuáles fueron los gases queescaparon de estas rocas. En la Tierra las vesículas se forman con lasalida de dióxido de carbono, vapor de agua acompañada de algo de sulfuro y cloro. En la Luna no hay señales de la existencia de agua. Es probable que hayan sido dióxido de carbono y monóxido de carbono, con algo de sulfuro.
Las muestras de vidrios piroclásticos se presentan de color verde,amarillo y rojo. La diferencia en color reflejan la cantidad de titanioque poseen, de esta manera, las partículas verdes tienen las menoresconcentraciones (cerca de 1%) y las rojas son las de mayoresconcentraciones con un 14%, mucho más que los basaltos de mayoresconcentraciones.

Los experimentos llevados a cabo en las rocas basálticas y vidriospiroclásticos muestran que se formaron cuando el interior de la Lunaestaba parcialmente derretido. Las rocas, no tienen una temperaturaespecífica de fundición ya que se derriten en una gama de temperaturas:los basaltos se funden a unas temperaturas entre 1000 y 1200 °C.Los experimentos mostraron que el derretimiento en la Luna tomo lugar auna profundidad de entre 100 a 500 km, y que las rocas que sederritieron parcialmente contenían principalmente olivino y piroxenocon algo de ilmenita en las regiones que formaron los basaltos de altotitanio.

 

La Luna no posee tectónica de placasy por lo tanto no se renueva constantemente como la Tierra. Lostemblores lunares, los lunamotos, son mínimos y los más grandes (demagnitud 5) solamente ocurren cerca de una vez por año. El interiorlunar es bastante diferente del de la Tierra; la corteza lunar tiene unespesor de unos 70 km en el lado visible a unos 150 km en el ladooculto. Los mares tienen cerca de 1 km de espesor (dato derivado deestudios fotogeológicos).Las muestras regresadas a la Tierra y los datos de sondas, sugieren quela parte inferior de la corteza contiene menos plagioclasa que la mitadsuperior de la misma. Debajo de la corteza se encuentra el mantolunar, la capa más extensa de la Luna. Puede que haya una diferencia enla constitución de las rocas por encima y debajo de una profundidad de500 km, representando la profundidad del océano de magma. Debajo delmanto se encuentra el núcleo lunar cuyo tamaño es incierto aunqueestimaciones lo ubican entre unos 100 a 400 km.

Si bien la Luna no posee un campo magnéticocomo la Tierra, sí lo tuvo en el pasado. Las rocas lunares estánmagnetizadas, siendo las más antiguas las que presentan el mayor magnetismo.Esto supone que en el pasado el campo magnético era más intenso. Elporqué de su debilitamiento es incierto aunque sirve para teorizaracerca de la ausencia de un núcleo de hierro líquido como en el casoterrestre que en su movimiento interno produce las corrienteseléctricas necesarias para la creación del campo. Otra de lasdiferencias así derivadas, es que la densidad media de la luna es de unos 3,3 g/cm³, mientras que la densidad media de la Tierra es de 5,5 g/cm³.

En algunas regiones de la Luna la intensidad del campo gravitacionales más intenso, este misterio fue resuelto con la Lunar Prospector alasociarlos con grandes concentraciones de masas (mascons) presentes enlos mares de las cuencas.

A unos 80° del polo sur existen los remanentes de la enorme cuenca de Aitken,la más grande del sistema solar, con unos 2.500 km de diámetro. Lamayor parte de esta área, unos 15.000 km² no reciben luz solar graciasa las superficies elevadas de las que están rodeadas. Tanto imágenes deradar de la sonda Clementine y los datos del espectrómetro de neutrones del Lunar Prospectorindican que la región contiene depósitos de agua congelada. Hasta esemomento se sospechaba la presencia de un depósito de 10 a 300 millonesde toneladas. La Lunar Prospector también descubrió que el polo nortecontiene cerca del doble de hielo que el polo sur.

Fdo. Cristobal Aguilar.

 


Publicado por cristobalaguilar @ 23:18  | Astronom?a
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