Un nuevo estudio que utiliza tecnología avanzada de tomografía con sonda atómica ha determinado que la luna de la Tierra tiene 4.460 millones de años, 40 millones de años más que las estimaciones anteriores. El descubrimiento, realizado mediante el análisis de cristales lunares del Apolo 17, proporciona una comprensión más profunda de la formación de la luna y su impacto en el medio ambiente de la Tierra.
Científicos de la Universidad Northwestern participaron en el análisis de muestras lunares recolectadas por los astronautas durante la misión Apolo 17. Al analizar pequeños cristales lunares recolectados durante la misión Apolo 17 en 1972, los científicos han revisado la edad estimada de la luna. Anteriormente se pensaba que tenía 4.425 millones de años, el nuevo análisis sugiere que la Luna tiene aproximadamente 4.460 millones de años, 40 millones de años más que la estimación anterior.
El estudio, posible gracias al Centro de Tomografía de Detección Atómica de la Universidad Northwestern, dirigido por investigadores del Museo Field y la Universidad de Glasgow, "determinó" la edad de los cristales más antiguos de la muestra. Al revelar la edad de estos cristales de circón escondidos en el polvo lunar, los investigadores pudieron reconstruir una línea de tiempo de la formación de la luna.
La investigación fue publicada recientemente en la revista Geochemical Perspectives Letters.
Evolución tecnológica de la investigación espacial.
"Este estudio demuestra los tremendos avances tecnológicos que hemos logrado desde que la última misión lunar tripulada regresó a la Tierra en 1972", dijo Dieter Isheim de la Universidad Northwestern, uno de los coautores del estudio. "Estas muestras fueron traídas a la Tierra hace medio siglo, pero sólo hoy contamos con las herramientas necesarias para realizar el nivel necesario de análisis microscópico, incluida la tomografía con sonda atómica".
Mediante un análisis átomo por átomo, los investigadores pudieron calcular cuántos átomos del cristal de circón habían sufrido desintegración radiactiva. Cuando un átomo se desintegra, pierde protones y neutrones, transformándose en otros elementos. Por ejemplo, el uranio se descompone en plomo. Ahora que los científicos han determinado cuánto tiempo lleva este proceso, pueden evaluar la edad de la muestra observando la proporción de átomos de uranio y plomo.
"La datación radiométrica funciona un poco como un reloj de arena. En un reloj de arena, la arena fluye de una esfera de vidrio a otra, y el paso del tiempo está representado por la acumulación de arena en la esfera inferior. La datación radiométrica funciona de manera similar, contando el número de átomos principales y el número de átomos hijos en los que se convierten. Dado que se conoce la tasa de conversión, se puede calcular el paso del tiempo".
Isheim es profesor asociado de investigación en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Escuela de Ingeniería McCormick de la Universidad Northwestern y director del Centro de Tomografía de Sonda Atómica (NUCAPT) de Northwestern. David Seidman, profesor emérito McCormick de ciencia e ingeniería de materiales y director fundador de NUCAPT, también es coautor del estudio. Heck es el curador Robert Pritzker de estudios polares y meteoritos en el Museo Field, director senior del Centro Negaunee de Investigación Interactiva y profesor de la Universidad de Chicago. Jennika Greer, profesora asociada de investigación en la Universidad de Glasgow, es la primera autora del estudio. Ella era estudiante de doctorado en el laboratorio de Heck cuando comenzó la investigación.
La edad de la luna
Hace más de 4 mil millones de años, cuando el sistema solar aún era joven y la Tierra aún estaba creciendo, un enorme cuerpo celeste del tamaño de Marte chocó contra la Tierra. El enorme trozo se desprendió de la Tierra para formar la Luna, y la energía del impacto derritió las rocas que eventualmente se convirtieron en la superficie lunar.
"Los cristales de circón no pueden formarse ni sobrevivir cuando la superficie lunar se derrite así", dijo Heck. "Por lo tanto, cualquier cristal en la superficie lunar debe haberse formado después de que el océano de magma lunar se enfrió. De lo contrario, se habrían derretido y su firma química se habría borrado".
Dado que los cristales deben haberse formado después de que el océano de magma se enfrió, determinar la edad de los cristales de circón revelará la edad mínima posible de la luna. Pero para determinar la edad máxima posible de la luna, los investigadores recurrieron al instrumento de tomografía de detección atómica de la Universidad Northwestern.
"En la tomografía con sonda atómica, primero utilizamos un microscopio de haz de iones enfocado para afilar una muestra lunar hasta obtener una punta muy afilada, como un sacapuntas muy bonito", dijo Greer. "Luego utilizamos un láser ultravioleta para evaporar los átomos de la superficie de la punta. Los átomos pasan a través del espectrómetro de masas y la velocidad a la que se mueven nos dice qué tan pesados son, lo que a su vez nos dice de qué están hechos".
Después de identificar los materiales en las muestras y realizar mediciones radiométricas, los investigadores concluyeron que los cristales más antiguos tienen aproximadamente 4.460 millones de años. Esto significa que la luna tiene al menos esa edad.
Heck dijo que comprender cuándo se formó la Luna es importante porque "la Luna es un socio importante en nuestro sistema planetario. Estabiliza el eje de rotación de la Tierra. Es la razón por la que el día tiene 24 horas. Es la razón por la que tenemos mareas. Sin la Luna, la vida en la Tierra sería irreconocible. Es una parte del sistema natural que queremos comprender mejor, y nuestro estudio proporciona una pequeña pieza del rompecabezas para el panorama completo".