La luna de la Tierra logró su apariencia de queso suizo a partir de objetos celestes que chocaron contra su superficie, formando cráteres de impacto. Pero los cráteres no fueron lo único que quedó atrás; La intensa presión y temperatura de tal colisión también impacta las rocas y el polvo que cubren la superficie lunar, conocido como regolito, alterando su composición y estructura mineral. El análisis de los minerales resultantes proporciona a los investigadores modernos pistas sobre el pasado de la luna.
La Chang'e-5 de China, la primera misión de retorno de muestras lunares desde la Luna 24 de la Unión Soviética en 1976, entregó 1,73 kilogramos de regolito desde el Oceanus Procellarum, un avión llamado así por su gran tamaño. La muestra aterrizó con Chang'e-5 (CE-5) a finales de 2020 e incluía un nuevo mineral, Changesite-(Y), así como una desconcertante combinación de minerales de sílice.
En Materia y radiación en extremos, En la revista AIP Publishing, investigadores de la Academia de Ciencias de China compararon la composición del material de CE-5 con otras muestras de regolito lunar y marciano. Examinaron las posibles causas y orígenes de la composición única de la muestra lunar.
Los asteroides y cometas chocan con la luna a velocidades extremas, provocando metamorfismo de impacto (choque) en las rocas lunares. Este cambio de temperatura y presión ocurre rápidamente y tiene características distintivas, incluida la formación de polimorfos de sílice como stishovita y seifertita, que son químicamente idénticos al cuarzo pero tienen estructuras cristalinas diferentes.
«Aunque la superficie lunar está cubierta por decenas de miles de cráteres de impacto, los minerales de alta presión son poco comunes en las muestras lunares», dijo el autor Wei Du. «Una de las posibles explicaciones es que la mayoría de los minerales de alta presión son inestables a altas temperaturas. Por lo tanto, los que se formaron durante el impacto podrían haber experimentado un proceso retrógrado».
Sin embargo, un fragmento de sílice en la muestra CE-5 contiene tanto stishovita como seifertita, minerales que teóricamente solo coexisten a presiones mucho más altas que las que aparentemente experimentó la muestra.
Los autores determinaron que la seifertita existe como fase entre la stishovita y un tercer polimorfo de sílice, la α-cristobalita, también presente en la muestra.
«En otras palabras, la seifertita podría formarse a partir de α-cristobalita durante el proceso de compresión, y parte de la muestra se podría transformar en stishovita durante el posterior proceso de aumento de temperatura», dijo Du.
Esta misión también devolvió un nuevo mineral lunar, Changesite-(Y), un mineral de fosfato caracterizado por cristales columnares transparentes e incoloros.
Los investigadores estimaron la presión máxima (11-40 GPa) y la duración del impacto (0,1-1,0 segundos) de la colisión que dio forma a la muestra. Combinando esa información con modelos de ondas de choque, estimaron que el cráter resultante tendría entre 3 y 32 kilómetros de ancho, dependiendo del ángulo de impacto.
Las observaciones remotas muestran que las eyecciones distantes en el regolito CE-5 provienen principalmente de cuatro cráteres de impacto, y el cráter Aristarchus es el más joven de los cuatro cráteres distantes. Debido a que la seifertita y la stishovita se alteran fácilmente con el metamorfismo térmico, infirieron que el fragmento de sílice probablemente se originó a partir de la colisión que formó el cráter Aristarchus.
Esta misión de retorno de muestra demostró el poder del análisis moderno y cómo puede ayudar a descubrir la historia de los cuerpos celestes.
