Los datos de la era Apolo revelan la actividad tectónica de la Luna

Una nueva mirada a los datos sísmicos antiguos recopilados durante las misiones Apolo revela las fallas jóvenes activas como un posible origen de terremotos superficiales.

¿Sabías que la Luna tiembla?

Cuando los astronautas del Apolo desplegaron sismómetros, revelaron que la Luna tiembla y tiembla de muchas maneras. Entre 1969 y 1977, estos instrumentos recogieron todo tipo de vibraciones, la mayoría de las cuales estaban relacionadas con golpes de meteoritos, fuerzas de marea y cambios térmicos. Pero también hubo 28 terremotos superficiales, pero sorprendentemente poderosos de origen desconocido. Según un nuevo estudio que apareció en línea el 13 de mayo en la revista Nature Geoscience, esos temblores superficiales podrían estar relacionados con la actividad tectónica actual en la Luna.

El Apolo 17 aterrizó en el valle de Tauro-Littrow (asterisco). Atravesando el valle, justo por encima del sitio de aterrizaje, se encuentra el escarpe de falla Lee-Lincoln (flechas). El movimiento en la falla fue la fuente probable de terremotos lunares que desencadenaron una variedad de eventos en el valle: (1) Grandes deslizamientos de tierra en las laderas del Macizo Sur, que cubrieron el suelo lunar altamente reflectante sobre y sobre la escarpa de Lee-Lincoln. (2) Los cantos rodados rodaron por las laderas del Macizo Norte, dejando huellas en el suelo en sus laderas. (3) Deslizamientos de tierra en las laderas sureste de las Colinas Esculpidas.
NASA / GSFC / Arizona State Univ. / Smithsonian

La presencia de actividad tectónica no significa que la Luna tenga tectónica de placas: su corteza no se divide en un mosaico de placas móviles como la corteza terrestre. En cambio, la Luna, como la mayoría de los cuerpos rocosos del sistema solar, tiene una sola placa que cubre toda su superficie. En la Tierra, la inevitable pérdida de calor del interior impulsa los movimientos de sus placas, pero es una historia diferente en estos mundos de una placa: se contraen a medida que se enfrían, obligando a sus rígidas costras a ajustarse. La superficie de la Luna se arruga cuando se comprime, formando fallas de empuje cuando se rompe la corteza. Un lado de la ruptura se desliza hacia abajo mientras que el otro lado sube, un proceso que crea pendientes pronunciadas o escarpadas , a través de la Luna, que generalmente tienen decenas de metros de altura.

Los escarpes de fallas de empuje se forman cuando la corteza lunar se junta cuando la Luna se contrae. Este proceso hace que los materiales cercanos a la superficie se rompan, creando una falla de empuje. La falla de empuje lleva los materiales de la corteza hacia arriba y, a veces, sobre los materiales de la corteza adyacentes. Los eventos de deslizamiento en la falla de empuje provocan terremotos superficiales que pueden causar fuertes sacudidas sísmicas a muchas decenas de kilómetros de la escarpa.
Arizona State Univ. / Smithsonian

Los investigadores han utilizado un algoritmo informático para analizar los datos sísmicos de la era Apolo, mejorando las ubicaciones estimadas para los epicentros de los terremotos poco profundos. Su análisis ha revelado una posible fuente de estos temblores: parecen estar vinculados a la red de escarpas de fallas que cubren la superficie lunar. Al menos ocho de los centros de terremotos se encuentran a 30 kilómetros de uno de estos escarpes de fallas.

A pesar de que estas fallas cubren la mayor parte de la superficie lunar, pasaron desapercibidas hasta 2010, cuando el Orbitador de Reconocimiento Lunar (LRO) de la NASA comenzó a mapear sistemáticamente la superficie a alta resolución.

Pero aunque estas características requieren tecnología avanzada para ver desde la órbita, son fácilmente visibles desde el suelo. Por ejemplo, el Lee-Lincoln Scarp, que está muy cerca del sitio de aterrizaje del Apolo 17, se puede ver en muchas de las imágenes tomadas por Cernan y Schmidt. "Cuando miras hacia el valle puedes ver lo que parece una pared: es como un escalón en la topografía", dice el autor principal del estudio Thomas Watters (Instituto Smithsonian, Washington). "No es como si vas a caminar sobre uno de ellos y no lo notas, hay decenas de metros de salto".

Al contar los cráteres superpuestos y calcular el tiempo que tardan en erosionarse estas características, Watters y sus colegas estiman que los escarpes probablemente tengan menos de 50 millones de años. ¿Pero las fallas con las que están asociadas todavía están activas hoy? Se puede encontrar una pista clave al observar en qué punto de la órbita de la Luna sucedieron los terremotos de Apolo.

Los investigadores se dieron cuenta de que 18 de los 28 temblores superficiales ocurrieron cerca del apogeo lunar, cuando la órbita elíptica de la Luna lo lleva más lejos de la Tierra. Las fallas tienden a deslizarse y causar temblores durante los momentos de tensión máxima, y ​​el estrés de las mareas causado por los picos de gravedad de la Tierra durante el apogeo. Si bien eso puede parecer contradictorio, la atracción gravitacional de la Tierra se distribuye en una sección transversal más pequeña de la superficie de la Luna cuando la Luna está más lejos.

"Mucha gente entiende que la Luna crea mareas en la Tierra", explica Watters, "pero no se dan cuenta de que la Tierra le está haciendo lo mismo a la Luna, solo que aquí está el cuerpo sólido que se está flexionando, en lugar de Oceano."

Una vez que Watters y sus colegas se dieron cuenta de que los temblores ocurrían con mayor frecuencia durante el apogeo, utilizaron un algoritmo informático especialmente diseñado para redes de sismómetros dispersos para ver si los epicentros del terremoto estaban asociados con las fallas. No fue fácil: había cuatro sismómetros en la Luna, pero todos estaban ubicados en el lado cercano y en la misma banda ecuatorial estrecha donde aterrizaron las misiones Apolo. Además, no eran tan precisos como los sismómetros modernos. "Estamos hablando de la tecnología de los 60 aquí", señala Watters. "Eso no fue lo suficientemente preciso como para poder determinar con confianza la ubicación del epicentro".

"Nos dimos cuenta de que no íbamos a ser tan afortunados como para tener un ojo de buey, incluso con el mejor rendimiento de este algoritmo y la calidad de los datos", explica Watters. Por esa razón, el equipo se mostró satisfecho al descubrir que 8 de los 28 terremotos superficiales ocurrieron a menos de 30 kilómetros de las fallas. Seis de estos ocho también ocurrieron alrededor del apogeo lunar.

Brigitte Knapmeyer-Endrun (Universidad de Colonia, Alemania), que no participó en el estudio actual, está de acuerdo en que el resultado es estadísticamente significativo. Ella destaca la importancia de la informática moderna para tener en cuenta todos los datos. "Esto es ciertamente más de lo que se podía hacer en la década de 1970, cuando el procesamiento de señales digitales estaba en su infancia", agrega.

Si los investigadores tienen razón, estos resultados muestran que la Luna todavía está tectónicamente activa más de 4 mil millones de años después de su formación. Esta comprensión podría tener implicaciones prácticas para la exploración futura. Ahora sabemos que la Luna está llena de fallas activas que pueden producir cuatro o cinco terremotos en la superficie cada año. Según Watters, los planificadores de futuras misiones a la luna probablemente necesitarán considerar esto si tienen la intención de construir estructuras permanentes en la superficie lunar. “Realmente no quieres estar muy cerca de estas cosas; incluso 30 km está quizás demasiado cerca, porque nuestro modelo muestra que es allí donde se producirán fuertes sacudidas sísmicas ", dijo Watters. "Tengo la esperanza de que esto respaldará la noción de que necesitamos una red geofísica moderna en la Luna".