Un estudio reveló por qué los dos lados de la Luna son tan distintos: el calor de las mareas habría desplazado magma en su interior

La diferencia entre las dos caras de la Luna intriga a la ciencia desde hace décadas. El hemisferio orientado hacia la Tierra exhibe extensas planicies oscuras, formadas por antiguos derrames volcánicos, mientras que el lado oculto concentra terrenos elevados, más claros, antiguos y con una corteza de mayor espesor.

Las primeras muestras devueltas desde esa región, obtenidas por la misión china Chang’e-6, aportan ahora datos directos para explicar esa división: un flujo lateral de magma, alimentado por un calentamiento desigual, pudo trasladar materiales de un hemisferio al otro en los primeros tiempos del satélite.

El estudio publicado en la revista Oxford Academic, comparó rocas recogidas en la cara oculta con ejemplares de la cara visible que trajeron las misiones Apolo de Estados Unidos y Chang’e-5 de China.

La investigación examinó basaltos, anortositas y rocas de la denominada serie de magnesio, tres tipos de materiales que permiten reconstruir capas y etapas distintas de la evolución lunar.

La novedad reside en que la misión Chang’e-6, que regresó a la Tierra en 2024, puso por primera vez material del lado oculto a disposición de los laboratorios. Antes de ese regreso, los científicos dependían de mediciones remotas, meteoritos lunares o comparaciones indirectas.

Esas herramientas revelaron diferencias claras en la superficie, pero no permitían establecer con precisión si la asimetría continuaba bajo la corteza, dentro del manto.

“Para comprender el origen de la asimetría entre la cara oculta y la cara visible de la Luna, es necesario comparar diversas litologías de ambos hemisferios, una tarea largamente obstaculizada por la ausencia de muestras de la cara oculta. En este trabajo, presentamos datos geoquímicos de las litologías de la misión china Chang’e 6 (CE6) de la cara oculta, que revelan diferencias sistemáticas con respecto a sus contrapartes de la cara visible”, explicaron los científicos.

El resultado principal delimita dónde se ubica la diferencia. Los análisis no detectaron una división química marcada entre los mantos de ambos hemisferios. En cambio, sí identificaron contrastes notorios en la corteza. Esa distinción resulta central: indica que el fenómeno no alteró toda la Luna de manera uniforme, sino que actuó sobre materiales que se encontraban cerca de la superficie durante una fase temprana de su formación.

La Luna quedó atrapada en rotación síncrona hace miles de millones de años. Por esa razón, siempre muestra el mismo hemisferio hacia la Tierra. Cuando ambos cuerpos se hallaban a una distancia mucho menor que la actual, la gravedad terrestre ejercía una influencia más intensa sobre el satélite. El nuevo modelo plantea que aquel vínculo gravitacional provocó más calentamiento en la cara visible y generó una diferencia de temperatura capaz de reorganizar el magma lunar.

Las rocas del lado oculto muestran una corteza distinta y un manto parecido

El interior de la Luna primitiva albergó un extenso océano de magma lunar, una capa de roca fundida que comenzó a enfriarse después de la formación del satélite. A medida que descendió la temperatura, distintos minerales cristalizaron, se separaron y ocuparon zonas específicas. Las rocas actuales conservan parte de ese proceso como un registro geológico.

Los basaltos que Chang’e-6 recogió en el lado oculto proceden de lavas que salieron a la superficie hace cerca de 2.800 millones de años. Su composición señala una fuente de manto empobrecida, similar a la que alimentó los basaltos de bajo titanio recuperados por el programa Apolo en la cara visible. La coincidencia no implica que ambos paisajes sean iguales, pero apunta a un origen profundo comparable.

“La fuente del manto de los basaltos de CE6, de 2.800 millones de años de antigüedad, es similar a la de los basaltos con bajo contenido de titanio de Apolo. Esta comparación geoquímica sistemática de las litologías de la cara oculta y la cara visible, que muestrean distintas capas de producto del océano de magma lunar (LMO), indica que el manto no presenta una dicotomía composicional clara”, indicaron los expertos.

Las rocas de la serie de magnesio ofrecieron una segunda vía para evaluar el manto. Se originan a partir de interacciones entre la corteza y fundidos derivados de materiales mantélicos. Por ello, su proporción de magnesio funciona como una señal sobre la composición de las capas profundas que participaron en ese proceso.

Los investigadores compararon el índice de magnesio, conocido como Mg#, de las rocas de Chang’e-6 y de las muestras Apolo. Los valores resultaron semejantes. Junto con el análisis de los basaltos, el dato refuerza la idea de que los materiales acumulados en el manto, tras la cristalización del océano de magma, no guardan una diferencia composicional importante entre la cara cercana y la lejana.

La situación cambia al observar las anortositas. Estas rocas, ricas en feldespato, forman una parte relevante de la corteza lunar antigua y constituyen las áreas brillantes que dominan el lado oculto. Las muestras de Chang’e-6 alcanzaron valores máximos de Mg# más altos que los de las anortositas Apolo. El hallazgo indica que la corteza de ese hemisferio contiene una proporción mayor de magnesio.

Esa conclusión coincide con los datos obtenidos desde órbita por instrumentos de teledetección. Además, encaja con una diferencia que los mapas lunares mostraban desde hace tiempo: la corteza del lado oculto presenta un espesor superior. La misión aportó, por tanto, una comprobación de laboratorio para observaciones que hasta ahora dependían de técnicas remotas.

Las rocas de la serie de magnesio recogidas por Chang’e-6 también poseen concentraciones muy bajas de potasio, elementos de tierras raras y fósforo. Esa combinación se conoce como KREEP, por las iniciales en inglés de esos componentes. En la cara visible, el KREEP aparece asociado a varias regiones volcánicas y constituye una de las grandes singularidades geoquímicas del hemisferio cercano.

La escasez de esos elementos en el lado oculto admite dos explicaciones que el trabajo deja abiertas. El magmatismo de la serie de magnesio pudo desarrollarse allí sin una relación directa con una capa rica en KREEP. Otra posibilidad señala una distribución desigual de esa reserva química, con una concentración mayor en el hemisferio que mira hacia la Tierra.

Este conjunto de resultados modifica una discusión previa. Varios modelos intentaron explicar la dicotomía lunar mediante impactos gigantes, disipación de energía por mareas o diferencias en la convección del magma. Sin muestras de la cara oculta, cada hipótesis encontraba límites importantes. La comparación directa permite separar con mayor precisión las señales de la corteza de las que proceden del manto.

El calor de las mareas pudo empujar magma desde la cara visible hacia el lado oculto

La propuesta del equipo, liderado por el profesor Hejiu Hui, de la Universidad de Nanjing, reconstruye una secuencia en dos fases. La primera ocurrió antes de que la Luna quedara fijada en rotación síncrona. En ese período, el océano de magma se enfrió de una manera relativamente pareja y originó una corteza temprana de anortosita, además de acumulaciones minerales en el manto.

La segunda fase comenzó una vez que la Tierra y la Luna establecieron el acoplamiento de mareas. La proximidad entre ambos cuerpos intensificó la influencia gravitacional terrestre sobre el hemisferio cercano. De acuerdo con el modelo, esa zona recibió más calor que el lado opuesto. La diferencia térmica produjo un gradiente capaz de impulsar corrientes horizontales dentro del océano de roca fundida.

El mecanismo propuesto no requiere que un hemisferio poseyera, desde el inicio, un manto químicamente distinto. En cambio, describe una redistribución de materiales ya formados. El magma caliente habría viajado desde la cara visible hacia el lado oculto y habría transportado anortositas ricas en magnesio que se formaron en las primeras etapas de enfriamiento.

Ese traslado ayuda a explicar dos rasgos que aparecen unidos en las mediciones: la mayor concentración de magnesio y el espesor superior de la corteza del lado oculto. A lo largo de ese proceso, los materiales de la corteza se acumularon en el hemisferio lejano y reforzaron la diferencia que hoy resulta evidente incluso desde la Tierra.

En sentido contrario, los fundidos residuales quedaron concentrados hacia el lado cercano. Allí se acumularon componentes incompatibles con los primeros minerales que cristalizaron, entre ellos potasio, tierras raras, fósforo y materiales asociados a la ilmenita. Esa distribución aportaría una explicación para la presencia más abundante de KREEP y para el volcanismo que dejó las grandes llanuras basálticas oscuras de la cara visible.

La hipótesis propone que el lado oculto retuvo capas más delgadas de KREEP y acumulaciones de ilmenita. Tales materiales tienen interés porque registran las etapas finales de la solidificación del océano de magma. Su ubicación desigual sirve como un indicador del recorrido que siguieron los fundidos dentro de la Luna joven.

“En contraste, la corteza anortosítica del lado oculto es más rica en magnesio y más gruesa, mientras que los productos de la fase tardía de la LMO podrían ser más delgados en el lado oculto. Por lo tanto, proponemos que la asimetría observada entre el lado oculto y el lado visible se originó a partir de la convección térmica lateral dentro de una LMO de larga duración en la Luna con rotación sincrónica.”

La propuesta vincula, así, una estructura profunda sin grandes diferencias químicas con una superficie dividida de forma marcada. La cara visible habría conservado más productos residuales del océano de magma y sufrido un volcanismo más extenso. La cara oculta habría recibido una mayor proporción de anortosita magnesiana, con el resultado de una corteza más gruesa y una presencia mucho menor de llanuras basálticas.

El modelo todavía requiere nuevas pruebas. Chang’e-6 abrió una oportunidad inédita, aunque sus muestras corresponden a un área concreta de la cara oculta y no representan por sí solas toda la geología de ese hemisferio. Futuros retornos de material desde otras zonas podrán establecer si la distribución química observada responde a un patrón general y precisar la duración de aquella convección lateral en el antiguo océano de magma lunar.