Los primeros resultados científicos de la Chang’e 4: revelando el manto de la Luna

Por Daniel Marín, el 18 mayo, 2019. Categoría(s): Astronáutica • China • Luna • Sistema Solar ✎ 36

¿Cómo es la Luna por dentro?¿Cómo se formó? El 3 de enero de 2019 la sonda china Chang’e 4 (嫦娥四号) aterrizó en la cara oculta de la Luna. Fue un logro tecnológico notable porque para llevar a cabo el alunizaje en este hemisferio de nuestro satélite se requiere una infraestructura de comunicaciones dedicada en forma de un satélite repetidor —denominado Queqiao— localizado en el punto de Lagrange L2 del sistema Tierra-Luna. Pero, más allá de la hazaña de ser la primera nave en aterrizar la cara oculta, ¿qué tiene de interesante la misión Chang’e 4 desde el punto científico? Pues mucho. La Chang’e 4 alunizó en el cráter Von Kármán, situado en la cuenca Polo Sur-Aitken. Obviamente, el lugar no fue elegido al azar. Esta cuenca de impacto es una de las más grandes del sistema solar —tiene 2500 kilómetros de diámetro (!)— y los científicos creen que la colisión que la creó fue tan brutal que expuso rocas del manto lunar que actualmente se hallan en la superficie. ¿Y por qué es importante el manto lunar? Porque nadie lo ha estudiado directamente. Ninguna de las seis misiones Apolo de la NASA que alunizaron, ni tampoco las tres sondas Luna (Ye-8-5) soviéticas de retorno de muestras, trajo a la Tierra rocas del manto lunar.

La sonda Chang’e 4 en el cráter Von Kármán de la cara oculta vista por el rover Yutu 2 durante su quinto día lunar (CNSA).

Y aquí entra en juego la Chang’e 4. En un reciente paper publicado en Nature, los investigadores de la misión creen haber identificado por primera vez minerales procedentes del manto lunar. El descubrimiento se ha llevado a cabo mediante el espectrómetro visible e infrarrojo VNIS (Visible and Near Infrared Spectrometer) del pequeño rover Yutu 2 (玉兔二号). El rover chino ha descubierto la presencia de olivino y piroxeno de bajo contenido en calcio. Dicho así, el descubrimiento puede parecer poco espectacular, pero vamos a intentar explicar su relevancia. Las muestras lunares que se han analizado directamente son ricas en plagioclasas —un tipo de feldespatos—, que son minerales poco densos. Por contra, la olivino es un mineral más denso y su relativa escasez en la superficie se explica mediante el modelo de océano de magma.

Mapa del relieve lunar con los lugares de aterrizaje de las misiones Luna, Surveyor, Apolo y Chang’e. Se aprecia la cuenca de impacto Polo Sur-Aitken en la que se encuentra la Chang’e 4 (Nature).
Zona de aterrizaje de la Chang’e 4 (Li et al.).
La Chang’e 4 y el rover Yutu 2 en la superficie lunar vistos por la sonda LRO de la NASA (NASA).
El borde del cráter Von Kármán visto desde la Chang’e 4 (CNSA).

Este modelo supone que la Luna estuvo completamente fundida poco después de su formación. Como resultado, los minerales más densos —olivino— se hundieron a la base del manto y los más ligeros —plagioclasas— flotaron a la superficie para formar parte de la corteza exterior. Este modelo explicaría la ausencia de olivino de las muestras lunares, pero, evidentemente, hay que probarlo, ya que existen otros modelos parecidos que predicen una composición interna del manto diferente. El modelo estándar del océano de magma sugiere que se podrían encontrar minerales del manto —como por ejemplo, olivino— en las cuencas de impacto más profundas. La corteza en estas cuencas es más fina que en el resto de la Luna —como pudo comprobar la misión GRAIL de la NASA—, permitiendo que los cráteres de impacto sean capaces de dispersar rocas del manto sobre la superficie. En resumen, un modelo simple y elegante. Sin embargo, recientemente este modelo ha sido puesto en duda.

Las zonas de la superficie analizadas por el rover Yutu 2 (Li et al.).
Las dos zonas de análisis del espectrómetro VNIS (Li et al.).
Espectrómetro infrarrojo VNIS de Yutu 2 (CNSA).

Desde la órbita los únicos lugares donde se ha detectado olivino son los cráteres Schrödinger y Zeeman, ambos situados en la cuenca Polo Sur-Aitken. Lejos de ser una confirmación del modelo del océano de magma, la cantidad de olivino detectada desde la órbita es demasiado escasa y está restringida a muy pocos lugares. Pero la misión Chang’e 4 ha acudido presto al rescate del modelo del océano de magma, ya que el rover Yutu 2 ha descubierto olivino justo donde el modelo del océano de magma predice que debería encontrarla. Además, el análisis de las imágenes orbitales sugiere que estos minerales fueron expulsados a la superficie por el impacto que creó el cráter Finsen, de 72 kilómetros de diámetro, situado junto al cráter von Kármán. O sea, otra predicción del modelo que se cumple.

El cráter Von Kármán parece estar cubierto de material expulsado por el cráter Finsen, más joven (Li et al.).
Las huellas de Yutu en el regolito lunar (CNSA).
Una rara imagen de las cámaras de navegación de Yutu 2 (CNSA).

Claro está, habrá que esperar a analizar rocas lunares de la cara oculta en la Tierra para confirmar el modelo, pero no cabe duda de que este ha salido muy reforzado tras el descubrimiento de la Chang’e 4. Curiosamente, la NASA lleva años intentando sacar adelante sin éxito una misión de tipo New Frontiers para el retorno de muestras de la cuenca Polo Sur-Aitken —misión Moonrise— con el objetivo de traer a la Tierra rocas del manto lunar que permitan comprender mejor el origen de nuestro satélite y dar una explicación a la dicotomía de la cara oculta y la cara visible (la corteza de la cara oculta es, de media, mucho más gruesa que la de la cara visible). Mientras, el rover Yutu 2 ya ha recorrido más de 190 metros sobre la superficie del cráter Von Kármán en cuatro días lunares. Eso sí, la distancia recorrida ha sido inferior en cada día lunar (120, 43, 16 y 12 metros recorridos, respectivamente) por causas que no se han hecho públicas.

Recorrido del rover Yutu 2 hasta la fecha (Phil Stooke/unmannedspaceflight.com).

Yutu 2 ha sobrevivido también a cuatro noches lunares —de dos semanas de duración— y actualmente está hibernando en medio de la quinta, una mejora espectacular con respecto a su predecesor Yutu de la misión Chang’e 3. El lugar de aterrizaje de la Chang’e 4 ha sido bautizado como Estación Tianhe («armonía celestial» en mandarín) y está situado en las coordenadas de 177,5991° este y 45.4446° sur, con una elevación de 5,94 kilómetros por debajo del radio medio lunar. Esperemos que tanto la Chang’e 4 como el rover Yutu 2 nos sigan sorprendiendo durante mucho tiempo con nuevos descubrimientos desde la cara oculta.

La sombra de Yutu 2 con la sonda Chang’e 4 al fondo (CNSA).

Referencias:

  • Chunlai Li et al., Chang’E-4 initial spectroscopic identification of lunar far-side mantle-derived materials, Nature volume 569, pages 378–382 (2019).


36 Comentarios

  1. Muy interesante solo resta esperar a que los ingenieros chinos logren poner a Punto el cohete Cz 5 para poder tener las primeras muestras del lado oculto de la luna con la sonda lunar chagn e 6 y confirmar si el modelo de formación lunar es correcto.

    1. Son fotos falsas, otras mas de la conspiracion que pretende hacernos creer que el Hombre llego a la Luna. La nueva conspiracion judeo-sino-rusa. =D

  2. Mientras tanto en el mundo de Elon!

    SpaceX gana una seria de premios (45millones de donals) para financiar la factibilidad del desarrollo de un moonlander, en base a la tecnología del Falcon Heavy y los elementos de la Dragon. Lo bueno es que pueden llegar hasta las 12Toneladas (6T con el Moonlander de Blue Origin) pateando cualquier clase de competencia que no sea muy pero muy seria (ejem, SLS)

    Fuente de la alegría:

    https://w ww.teslarati.c om/spacex-wins-nasa-moon-lander-study/

  3. excelente articulo Daniel, siempre explicativo y detallado.

    Daniel…vas a hacer un articulo del documental “apollo 11” (2019 Todd Douglas Miller) 🙂
    porfa

  4. Se entiende que estos avances en el conocimiento de la Luna fortalecen la teoría de que nuestro satélite es producto de la colisión de nuestro planeta con Theia (o Tea). Lo digo porque parece confirmarse que estuvo completamente fundida y es algo que siempre se dice ocurrió producto de ese cataclismo.

  5. Hay tambien una teoria que afirma que tras el impacto de Theia se formaron dos lunas, no una, y que la segunda impacto con la mayor a velocidad lenta apilandose contra el lado oculto. No se si esto podria corroborarlo o no tambien.

  6. Mientras otros tratan de camelarnos con misiones de plantar banderas políticamente correctas pero sin presupuesto ni tiempo (Artemisa), La Agencia Espacial China se embarca en misiones lunares factibles que permiten hacer lo que se supone que hay que hacer en nuestro satélite: explorar y hacer ciencia. Muy bien por China. Así se hacen las cosas, sin prisa pero sin pausa y con cabeza.

    1. No estoy de acuerdo. Ya tenemos una base permanente en la órbita baja, es momento de ir a la órbita lunar y luego establecernos en la superficie.

  7. no se porque sospecho, que aparte de hacer ciencia de forma sensata y desvelarnos los misterios de la composición y formación de esta cuenca , han ido ha realizar prospecciones de materiales raros y valiosos . Parece que han ido con un propósito muy centrado y todo huele a un movimiento ajedrecístico en torno a esta cuenca , poniendo nombres , que si una estación , etc . quisiera lanzar unas preguntas al aire desde mi ignorancia . ¿ no se sacaba algo del olivino ? . Si el mar de manto encontrado es similar al de la tierra , ¿ que elementos o materiales raros y valiosos se pueden encontrar ? .

    1. Se puede sacar una buena mierda, así que deja de decir tonterías ajedrecísticas anda…

      Lo único que puedes sacar de la luna con valor suficiente como para que te compense traértelo a la tierra sería Helio3 (y eso en el futuro porque ahora solo sirve para investigar) y tampoco es seguro.

      Están investigando, paranoicos!

      1. He hecho unas preguntas creo que sensatas . Si te tienes en tan buena estima , deja de ser un faltoso maleducado o haztelo mirar , ¿ te has olvidado de la pastilla o que ? , acaso es una chorrada lo que planteo? .

        1. No pueden simplemente y nada menos que estar buscando depositos de hielo? , porque la tecnologia del H3 aun esta en pañales . Iluminanos si sabes algo ¡ despues de tomarte el lexatin .

          1. El asunto del He3 ya se ha comentado en varias oportunidades, por ejemplo…

            danielmarin.naukas.com/2018/01/19/democritos-un-prototipo-europeo-de-reactor-nuclear-espacial/#comment-436032

            danielmarin.naukas.com/2018/03/04/primer-paso-en-la-colaboracion-entre-rusia-y-china-en-el-espacio/#comment-439066

            danielmarin.naukas.com/2018/07/24/mision-e2t-una-sonda-europea-con-paneles-solares-para-estudiar-encelado-y-titan/#comment-448663

            danielmarin.naukas.com/2019/02/12/el-generador-de-radioisotopos-ruso-de-la-sonda-lunar-china-change-4/#comment-461113

            Más info :

            francis.naukas.com/tag/energia-de-fusion/
            en.wikipedia.org/wiki/Helium-3#Fusion_reactions
            en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_fusion#Important_reactions
            en.wikipedia.org/wiki/Aneutronic_fusion#Helium-3

            Saludos.

          2. Mira, piel fina… has soltado una chorrada, no pasa nada, todos soltamos alguna de vez en cuando, pero sí, has soltado una chorrada, si yo suelto una, me gusta que se me diga, ¿a ti no te gusta? vaya hombre… ¿Quieres el pin de la disculpa? Mis disculpas, ale…

            Y no entiendo cómo has podido tomarte en serio lo del H3 si he dicho que sería en un futuroy si eso.

            Y no, no creo que donde han mandado esta sonda estén buscando depósitos de hielo, si hubiesen querido ir a buscar depósitos de hielo, hubiesen ido a las zonas donde ya se sabe que hay depósitos de hielo.

  8. Es curioso que el rover ande menos en cada día lunar. ¿Podría ser que las baterías se degradan mucho con el frío de cada noche lunar? ¿O será que cada día examinan con más atención lo que encuentran?
    Si es por el frío, pienso que sería buena idea que las sondas lunares llevasen un acumulador de calor, por ejemplo con agua, rodeando las baterías, que reciba calor del sol por el día y lo libere al interior lentamente de noche. Puede parecer una masa cara de lanzar, pero quizá sea rentable si alarga la vida de la sonda.

    1. Hola fisivi.

      No se si ya sepas que el día y noche lunar duran aprox. Un mes y por eso el pobre rover deba de hibernar todo ese tiempo a temperaturas bajo cero. De ahí que se les dote de calefactores nucleares.

      Puede que la baterías de las modernas baterías de litio no soporten el ambiente bajo cero lunar por mucho que se les acondicione. ( hablo desde mi perspectiva…..acepto cualquier tipo de correcciones).

      En todo caso me gustaria aportar a tu propuesta y esa seria que en vez de agua se usaras sales. Las cuales retienen mejor el calor y creo su peso no es prohibitivo……aunque si por mi fuera yo intentaría hacer un arreglo de superconductores para el tema del funcionamiento del rover…total están a temperaturas estándar para su uso. Había que pensarlo muy bien pero creo que seria factible.

      Buenos gracias. Y un saludo.

      1. Gracias, Jesús, por tu respuesta.
        Sin saber apenas sobre acumulación de calor, puse como ejemplo el agua porque me parece una solución sencilla. Tiene un altísimo calor específico, y como se mantiene líquida a la temperatura de funcionamiento de las baterías, podría circular controladamente entre paneles externos y el acumulador.
        Supongo que te refieres a sales fundidas. Pero eso resulta para mí muy complejo. Supongo que funcionaría a temperaturas muy altas, aunque compensaría el menor calor específico respecto al agua gracias a una diferencia de temperatura mayor.

        Lo de un arreglo de superconductores no lo entiendo. ¿Quizá sustituir las baterías por almacenar energía eléctrica en corrientes circulares sin resistencia?

        Saludos

        1. No tengo muy estudiado la diferencia de temperaturas sobre la superficie lunar. Como para dar una propuesta definitiva al problema de las baterías. Solo se me ocurrió que viendo los componentes que usan el gran colisionador de hadrones. Podríamos dar con algunas soluciones…. Pero como te digo aun no concibo alguna idea concreta…una disculpa….espero haber sembrado una idea al menos….

          P.D: gracias a Pochi. por las debidas correciones.

    2. no me he tomado en serio nada de lo que digas y menos del helio3 , he leido todo lo que hay en este blog del tema . Vas de listillo y tus aportaciones a este blog , salvo faltar el respeto a todo maria santisima deja mucho que desear , seguro que estudiaste en la Juan carlos I si de verdad eres ingeniero . pasa de mi y metete en el mismo agujero del que has salido . Agradecido amigo Pelau , todavia queda gente como es debido .

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