La Luna guarda un secreto que durante décadas ha inquietado a los planetólogos: su composición isotópica es casi indistinguible de la terrestre. Según el modelo canónico del gran impacto, la Luna debería haber heredado la mayor parte de su material del impactador Tea, un planeta del tamaño de Marte que chocó contra la joven Tierra. Pero los análisis de las muestras lunares traídas por las misiones Apolo mostraron lo contrario: los isótopos de oxígeno, titanio y wolframio coinciden con los terrestres con una precisión de unas pocas partes por millón. Esta paradoja se denominó crisis isotópica lunar y puso en duda toda la historia del nacimiento de nuestro satélite. Un nuevo trabajo propone una salida inesperada: no cambiar la dinámica del impacto, sino reconsiderar la composición de Tea y permitir que el océano de magma lunar se estratifique, como un cóctel.
Imagina un cóctel estratificado: el jarabe pesado se hunde al fondo y la capa ligera queda arriba. En las primeras horas tras la catástrofe, la Luna estaba cubierta por un océano de roca fundida de cientos de kilómetros de profundidad. El autor del modelo supuso que el manto de Tea contenía más hierro que el de la proto-Tierra, lo que concuerda con los datos de Marte y Vesta. Los cálculos con el programa alphaMELTS mostraron que, a una presión de 0 GPa y una temperatura de 2000 °C, la densidad del fundido de Tea era de 2.78 g/cm³, mientras que la de la proto-Tierra era de 2.67 g/cm³. La diferencia es solo del 4%, pero en condiciones de gravedad lunar fue suficiente para que el material de Tea comenzara a hundirse. Gotas de fundido de 1 km de radio se sumergían a unos 20 m/s, alcanzando el fondo en 23 horas. La mezcla por difusión habría tomado 3000 años, por lo que las capas permanecieron separadas.
Luego entró en juego la cristalización. A medida que el océano se enfriaba, en el límite entre capas comenzaron a crecer minerales: ortopiroxeno, clinopiroxeno y olivino. Los cálculos con el código pMELTS mostraron que, a presiones de 1.5 a 3 GPa (profundidad de hasta 420 km), estos cristales flotaban hacia el fundido suprayacente, formando una barrera de aislamiento. En el intervalo de temperaturas de 1549 °C a 1240 °C, alrededor del 27% de la masa de la capa superior cerca del límite se presentaba como cristales flotantes que bloqueaban la mezcla. Como resultado, la capa sólida superior de la Luna se formó a partir del material de la proto-Tierra, y el manto inferior, a partir del material de Tea. Esto explica por qué la corteza lunar tiene una composición isotópica terrestre, aunque la mayor parte de la masa del satélite quizá provenga del impactador.
Este trabajo no solo cierra una vieja paradoja, sino que abre una nueva forma de entender la formación de los planetas. Antes, los científicos intentaban explicar la similitud isotópica cambiando la energía del impacto o suponiendo que Tea y la Tierra eran casi idénticas en composición. Ahora basta con admitir que el manto de Tea era ligeramente más rico en hierro, y la estratificación del océano magmático hará todo el trabajo. Esto desplaza el enfoque de la dinámica del impacto a la termodinámica de los fundidos, lo que significa que tenemos toda una clase de nuevos modelos. En el futuro, estos modelos podrán verificarse con datos sísmicos: si el manto inferior de la Luna realmente está compuesto por material de Tea, esto se manifestará en las velocidades de las ondas sísmicas. Quizás finalmente comprendamos de qué está hecha realmente la Luna y vislumbremos las primeras horas de la vida de la Tierra.
El tiempo de hundimiento de una gota de fundido de Tea con un radio de 1 km en el océano de magma lunar fue de solo 23 horas, menos que un día terrestre. En cambio, para mezclar las capas por difusión se necesitarían unos 3000 años.
La idea de la estratificación de un cuerpo celeste fundido recuerda a la novela de Arthur C. Clarke 'Cita con Rama', donde la estructura interna de un cilindro gigante presenta capas bien definidas con propiedades distintas. En el caso de la Luna, la estratificación del océano de magma determinó la composición isotópica de su superficie.