La Luna se formó de un gran impacto de la Tierra primigenia con un embrión planetario del tamaño de Marte al que llamamos Teia.
Y las técnicas de datación de rocas del manto terrestre sitúan la formación de la Tierra primigenia unos 60 millones de años tras la consolidación de los primeros minerales sólidos alrededor del Sol. Es decir, hace 4 500 millones de años.
La Tierra y la Luna son, de hecho, los dos únicos cuerpos del sistema solar cuyas rocas comparten exactamente la misma fracción de isótopos de oxígeno, lo que demuestra un origen común, aunque la Luna surgió más tarde, fruto de aquel evento catastrófico.
Acaban de publicarse los últimos resultados del estudio de pequeños granos minerales conocidos como circones, muy resistentes y retentivos de sus condiciones de formación. Estos diminutos circones constituyen las únicas pruebas sólidas que tenemos de la corteza primitiva de la Tierra y de la Luna, cuando ambas tenían océanos de magma en sus superficies.
¿Me acompañan en este viaje a los orígenes de la mano de los circones?
Meteoritos lunares
Los meteoritos lunares son variados. Algunos son brechas que surgen de múltiples impactos de proyectiles de tamaño diverso contra su superficie. Otros son más homogéneos y representan litologías más características de los mares de lava – como los basaltos–, o de aquellas regiones llamadas tierras altas caracterizadas por las anortositas u otras rocas que flotaron en el océano de magma primordial.
En comparación con las rocas lunares traídas por las misiones de retorno de muestras de las misiones Apolo, Luna y Chang'e-5, que vienen de lugares muy concretos, los meteoritos lunares surgen al azar de cualquier punto excavado por un impacto. Hasta puede considerarse que muestrean aleatoriamente la superficie lunar.
Las fascinantes rocas lunares que estudiamos en el CSIC
En nuestro Laboratorio de Meteoritos y Muestras Retornadas del Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC) llevamos más de una década estudiando rocas lunares y formando a jóvenes investigadores en el estudio de estos materiales.
Tenemos especial interés en rocas que nos llegan desde nuestro satélite natural lanzadas cuando el impacto de un asteroide contra su superficie excava un cráter. Desde las paredes del cráter, la onda de choque es capaz de lanzar rocas que quedan en órbita terrestre y llegan en escalas temporales breves a nuestro planeta. Precisamente estamos estudiando si sus propiedades físicas son muy diferentes a las de las rocas retornadas.
Huellas químicas del pasado
Es fascinante que los circones sean tan resistentes que permitan muestrear las condiciones de formación de las primeras rocas terrestres y lunares, aquellas de las que formaron parte.
De hecho, las rocas más antiguas que conocemos en la Tierra poseen unos 3 900 millones de años (Ma). Estudiándolas detenidament, se comprueba que contienen antiguos circones que se han podido datar en edades comprendidas entre los 4 400 y los 3 800 Ma, dentro del que se conoce como Eón Hadeico.
Estos diminutos granos conservan múltiples huellas químicas que permiten reconstruir el entorno de la Tierra en ese estadio primigenio.
La superficie terrestre poseía entonces continentes más delgados, formados por rocas silícicas oxidadas que eran ricas en agua y surgían de la alteración acuosa de los primeros protolitos que interactuaban con aguas superficiales de baja temperatura.
Los circones nos dan, de ese modo, las primeras pistas de que el agua estuvo presente en la superficie desde un estadio temprano de nuestro planeta.
Circones en rocas y meteoritos lunares
Dada la relevancia de los cristales de circonio, la comunidad científica lleva tiempo identificándolos en rocas lunares recogidas por los astronautas de las misiones Apolo, pero también en meteoritos.
Recientemente, la geoquímica Jennika Greer de la Universidad de Glasgow ha publicado un estudio detallado de uno de los circones contenidos en la brecha lunar 72255, recogida por el Apolo 17.
El equipo de Jennika Greer ha obtenido la datación radiométrica de uranio-plomo en un circón de 4460 ± 31 Ma, lo que lo convierte en el circón lunar más antiguo reportado hasta ahora.
Investigaron un grano de circón identificado en un trabajo previo por Bidong Zhang, investigador de la Universidad de California mediante tomografía de sonda atómica.
40 millones de años anterior a lo que se creía
El análisis de resolución espacial atómica de granos minerales individuales demuestra la ausencia de agrupación de plomo a nanoescala, lo que indica que no ha sufrido alteración tras su cristalización. Eso apoya el caracter prístino del circón y su temprana edad de formación que, de hecho, retrasa la edad de la primera corteza lunar en unos 40 millones de años: la Luna debió de formarse mucho antes de lo que se pensaba.
Esa técnica permite reconocer que ese grano de circón no ha sido afectado significativamente por procesos de impacto posteriores a su formación.
Generalmente los estudios realizados sobre meteoritos lunares permiten datar eventos de cristalización posteriores. Recientemente, por ejemplo, se ha podido identificar que el meteorito Dhofar 1528 es una brecha feldespática compleja originada en la corteza profunda o en el manto superior de la Luna. En esa roca se han detectado circones que poseen unas edades de cristalización uranio-plomo de unos 4 350 Ma.
El descubrimiento y datación en la brecha lunar 72255 pone en valor las misiones tripuladas Apolo como fuente de rocas lunares, una labor encomiable de aquellos astronautas en un entorno sumamente hostil.
Las mediciones de Greer y colaboradores suponen una nueva datación de la formación de la Luna, retrasando su consolidación unos 40 millones de años. Esto nos indica que el impacto de Teia contra la Tierra debió ocurrir dentro de los 110 millones de años después de la formación de los primeros sólidos que se han datado en el sistema solar.
Con todo esto, cuando los científicos hablemos de maravillosos circones, que nadie los subestime ni los confunda con simples minerales de joyería.