El océano de magma lunar (LMO) es la capa de roca fundida que se teoriza que estuvo presente en la superficie de la Luna . El Océano de Magma Lunar probablemente estuvo presente en la Luna desde el momento de la formación de la Luna (hace unos 4.5 o 4.4 mil millones de años [1] ) hasta decenas o cientos de millones de años después de ese momento. Es una consecuencia termodinámica de la formación relativamente rápida de la Luna después de un impacto gigante entre la proto- Tierra y otro cuerpo planetario. A medida que la Luna se acumulaba a partir de los escombros del impacto gigante, la energía potencial gravitacional se convirtió en energía térmica.. Debido a la rápida acumulación de la Luna (en aproximadamente un mes a un año), [2] [3] [4] la energía térmica quedó atrapada ya que no tuvo tiempo suficiente para irradiar energía térmicamente a través de la superficie lunar. La posterior evolución termoquímica del océano de magma lunar explica la corteza en gran parte anortosítica de la Luna , la anomalía del europio y el material KREEP .
El océano de magma lunar fue propuesto inicialmente por dos grupos en 1970 después de analizar fragmentos de roca anortosítica encontrados en la colección de muestras del Apolo 11 . [5] [6] Wood y col. utilizaron fragmentos de la muestra a granel 10085 para sus análisis. [7] Las rocas de anortosita ferroana encontradas durante el programa Apolo están compuestas principalmente (más del 90%) del mineral plagioclasa . [8] Más específicamente, las rocas de anortosita ferroana que se encuentran en la Luna consisten en el miembro terminal de calcio (Ca) de la plagioclasa (es decir, anortita ). [9] Esto sugiere que al menos las capas superiores de la Luna se fundieron en el pasado debido a la pureza de las anortositas lunares y al hecho de que la anortita generalmente tiene una alta temperatura de cristalización. [10]
Estado inicial
Hay tres parámetros importantes al considerar el estado inicial del océano de magma lunar: composición química, profundidad y temperatura. Estos tres parámetros determinan en gran medida la evolución termoquímica. Para el océano de magma lunar, existen incertidumbres asociadas con cada una de estas condiciones iniciales. Una composición química inicial típica es 47.1% SiO 2 , 33.1% MgO, 12.0% FeO, 4.0% Al 2 O 3 y 3.0% CaO (con contribuciones menores de otras moléculas), junto con una profundidad inicial de 1000 km y una base temperatura de 1900 K. [16]
Composición química inicial y profundidad.
La composición química inicial del océano de magma lunar se estima en función de la química de las muestras lunares, junto con la composición química y el grosor de la corteza lunar actual. Para propósitos de modelado por computadora, la composición química inicial se define típicamente por porcentaje en peso basado en un sistema de moléculas básicas como SiO 2 , MgO, FeO, Al 2 O 3 y CaO. En la figura de la derecha se muestran siete ejemplos de composiciones químicas iniciales del océano de magma lunar de la literatura. Estas composiciones son generalmente similares a la composición del manto de la Tierra con la principal diferencia de algunos (por ejemplo, Taylor Whole Moon [11] ) o ninguna mejora (por ejemplo, Lunar Primitive Upper Mantle [15] ) de elementos refractarios .
La profundidad inicial estimada del océano de magma lunar varía de 100 km al radio de la Luna. [20] [16] [21] [22]
Secuencia de cristalización
La secuencia exacta de minerales que cristalizan en el océano de magma lunar depende del estado inicial del océano de magma lunar (es decir, composición química, profundidad y temperatura). Siguiendo la serie de reacciones de Bowen idealizada , generalmente se espera que el olivino cristalice primero, seguido del ortopiroxeno . Estos minerales son más densos que el magma circundante y, por lo tanto, se hunden hacia el fondo del océano de magma lunar. Como tal, inicialmente se espera que el océano de magma lunar se solidifique de abajo hacia arriba. Después de que aproximadamente el 80% del océano de magma lunar se ha cristalizado, el mineral plagioclasa cristaliza junto con otros minerales. Las rocas que están compuestas principalmente de plagioclasa (es decir, anortosita) se forman y flotan hacia la superficie de la Luna formando la corteza primordial de la Luna.
Duración
El océano de magma lunar puede haber durado decenas a cientos de millones de años después de la formación de la Luna. Se estima que la Luna se formó entre 52 y 152 millones de años después de las inclusiones ricas en calcio y aluminio (CAI), [1] que, siendo los sólidos más antiguos del Sistema Solar, sirven como proxy de la edad del Sistema Solar. Esto, a su vez, deja algo incierto el tiempo exacto de formación del océano de magma lunar. Por otro lado, el punto final puede estar indicado por la edad de la muestra de ferroan anortosita (FAN) 60025 (4.360 ± 0.003 Ga) y la edad estimada de ur-KREEP (4.368 ± 0.029 Ga). [23] Si la Luna se formó temprano (es decir, 52 millones de años después de la formación del Sistema Solar) y tanto la muestra de anortosita ferroana 60025 como la edad estimada de ur-KREEP indican cuándo cristalizó completamente el Océano de Magma Lunar, entonces el Océano de Magma Lunar habría duró unos 155 millones de años. En ese caso, los modelos de computadora muestran que se requieren una o más fuentes de calor (como el calentamiento de las mareas) para prolongar la cristalización del océano de magma lunar. [24] [25] Por otro lado, si la Luna se formó tarde (es decir, 152 millones de años después de la formación del Sistema Solar), entonces nuevamente usando la muestra de anortosita ferroana 60025 la edad y la edad estimada de ur-KREEP, el Océano de Magma Lunar duró durante unos 55 millones de años. Eso significaría que el océano de magma lunar no se prolongó por una o más fuentes de calor adicionales.
En el pasado, la diferencia de edad entre las muestras de anortosita ferroana más antiguas y más jóvenes se usaba para determinar la duración del océano de magma lunar. Esto fue problemático debido a los grandes errores de las edades de la muestra y debido a que algunas edades de la muestra se restablecieron por los impactos. Por ejemplo, la muestra más antigua de anortosita ferroana es 67016 con una edad Sm-Nd de 4.56 ± 0.07 Ga [26] y la más joven es 62236 con una edad Sm-Nd de 4.29 ± 0.06 Ga. [27] La diferencia entre estas edades es 270 millones de años. Esto nuevamente significaría que el Océano de Magma Lunar tenía una fuente de calor adicional, como el calentamiento de las mareas. [24]
Refutando evidencia
Uno de los modelos alternativos al modelo Lunar Magma Ocean es el modelo Serial Magmatism . [28] [29]
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