Resumen:
Durante mucho tiempo, la extrema asimetría entre las caras frontal y posterior de la Luna en topografía, espesor de la corteza y composición química siempre ha sido uno de los misterios centrales sin resolver más convincentes en el campo de la ciencia planetaria. Un último estudio de simulación numérica realizado por un equipo conjunto internacional de científicos planetarios proporciona una explicación teórica muy convincente para este misterio centenario: los resultados publicados en una revista de astronomía autorizada muestran que en las primeras etapas de la evolución de la luna, un enorme objeto enano al nivel de un planeta impactó violentamente la región del polo sur de la luna. La profunda columna de calor generada por el impacto agitó violentamente la estructura interna de la luna, cambiando fundamentalmente la trayectoria de migración del material del manto lunar y, en última instancia, creando el patrón asimétrico de "doble cara" de la luna que se ve hoy.
La comprensión de la humanidad sobre la asimetría de la Luna comenzó en la era temprana de la exploración espacial. La cara frontal de la luna que mira hacia la Tierra está salpicada de "marías lunares" vastas, planas y más oscuras. Estos marías son esencialmente llanuras llenas de enormes flujos de lava volcánica de basalto hace miles de millones de años. No sólo eso, la cara frontal de la Luna también es rica en elementos calefactores radiactivos llamados "KREEP" (llamado así por la abreviatura inglesa de potasio, elementos de tierras raras y fósforo) y metales pesados como el titanio. Por el contrario, la cara oculta de la Luna, alejada de la Tierra, presenta una apariencia completamente diferente: casi no hay una gran área de mares lunares de basalto, la corteza es mucho más gruesa que la cara frontal, la superficie está densamente cubierta con antiguos cráteres de impacto y hay una extrema falta de elementos radiactivos que generen calor. Por qué el mismo satélite natural forma dos "caras" completamente diferentes en el mismo entorno de evolución celeste ha desencadenado numerosas e intensas conjeturas en la comunidad académica durante décadas.
Para identificar a fondo esta fuerza impulsora profunda, el equipo de investigación se basó en códigos de dinámica planetaria de alta precisión y grupos de supercomputadoras para realizar una simulación multifísica a gran escala del proceso temprano de enfriamiento del océano de magma de la Luna y la dinámica de colisión celeste. Los científicos han centrado su atención en la famosa "Cuenca Aitken del Polo Sur" (Cuenca SPA), en la cara oculta de la Luna, una de las estructuras de impacto más grandes conocidas en el sistema solar, con una extensión de más de 2.500 kilómetros. Los resultados de la simulación muestran que hace unos 4.300 millones de años, durante el período crítico en el que el océano de magma en la superficie de la Luna no se había solidificado por completo, un cuerpo celeste gigante con un diámetro de varios cientos de kilómetros chocó contra el polo sur de la Luna a una velocidad relativa muy alta, inyectando instantáneamente una energía cinética y térmica inconmensurable en el interior de la Luna.
El poderoso impacto no sólo creó una enorme cuenca a varios kilómetros de profundidad en la superficie lunar, sino que también creó una columna térmica gigante a gran escala en las profundidades de la luna. Esta anomalía térmica de calentamiento continuo destruyó el equilibrio original entre el hundimiento de la gravedad y la convección térmica dentro de la luna. Como una enorme bomba subterránea, la capa de fusión de KREEP, que probablemente estaba distribuida uniformemente en la luna profunda y era rica en elementos radiactivos generadores de calor (torio, uranio y potasio), fue fuertemente empujada y conducida a lo largo de la astenosfera del manto lunar hasta el otro extremo de la luna: la región frontal Procellarium de la luna que ahora mira hacia la Tierra.
Con el enriquecimiento asimétrico a gran escala de materiales calefactores radiactivos con vidas medias largas en las profundidades de la parte frontal de la Luna, el calor de desintegración liberado continuamente por estos elementos continuó calentando las rocas del manto lunar suprayacente durante cientos de millones o incluso miles de millones de años, lo que provocó una refundición local periódica a gran escala y, en última instancia, desencadenó erupciones volcánicas violentas y duraderas. La lava basáltica irrumpió una y otra vez a través de la relativamente delgada corteza frontal y salió arrojada, llenando antiguas cuencas y condensándose en los oscuros mares lunares visibles hoy a simple vista; En la cara oculta de la Luna, debido a que la mayor parte del material de calentamiento ha sido expulsado por la dinámica del impacto, el manto lunar posterior, que carece de fuentes de calor profundas y sostenidas, se enfrió y solidificó rápidamente. La corteza no sólo mantuvo su estado grueso original, sino que también evitó ser cubierta por lava volcánica posterior.
Los físicos planetarios señalaron que este estudio de simulación no solo conecta perfectamente el evento de impacto gigante en la cuenca Antártica-Aitken con el exclusivo enriquecimiento de rocas KREEP y la historia volcánica en la cara frontal de la luna en la misma cadena dinámica por primera vez, sino que también proporciona una base teórica decisiva para reinterpretar las muestras geológicas in situ traídas desde la cara oculta de la luna y las regiones polares por Chang'e-6 y el programa Artemis en el futuro. Las investigaciones han demostrado que en las primeras etapas de la formación de planetas terrestres y grandes satélites, una sola colisión catastrófica de un cuerpo grande fue suficiente para reorganizar completamente la ruta de evolución térmica profunda y el proceso de diferenciación geoquímica del cuerpo celeste. Este mecanismo también tiene implicaciones de gran alcance para comprender el origen de las diversas formas terrestres de Mercurio, Marte e incluso exoplanetas rocosos.
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