El vulcanismo en la Luna está representado por la presencia de volcanes , depósitos piroclásticos y vastas llanuras de lava en la superficie lunar. Los volcanes suelen tener la forma de pequeños domos y conos que forman grandes complejos volcánicos y edificios aislados. Las calderas , características de colapso a gran escala que generalmente se forman al final de un episodio eruptivo volcánico, son excepcionalmente raras en la Luna . Los depósitos piroclásticos lunares son el resultado de erupciones de fuentes de lava de magmas basálticos cargados de volátiles que ascienden rápidamente desde fuentes profundas del manto y estallan como un rocío de magma, formando pequeñas perlas de vidrio. Sin embargo, también se cree que existen depósitos piroclásticos formados por erupciones explosivas no basálticas menos comunes en la Luna. Las llanuras de lava lunares cubren grandes franjas de la superficie de la Luna y consisten principalmente en voluminosos flujos basálticos. Contienen una serie de características volcánicas relacionadas con el enfriamiento de la lava, incluidos tubos de lava , riachuelos y crestas arrugadas .
La Luna ha estado volcánicamente activa durante gran parte de su historia, y las primeras erupciones volcánicas ocurrieron hace unos 4.200 millones de años. El vulcanismo fue más intenso entre hace 3.800 y 3.000 millones de años, período durante el cual se crearon gran parte de las llanuras de lava lunares. En un principio se pensaba que esta actividad había cesado hace unos 1.000 millones de años, pero las evidencias más recientes sugieren que es posible que se haya producido un vulcanismo de menor escala en los últimos 50 millones de años. Hoy en día, la Luna no tiene volcanes activos, aunque puede persistir una cantidad significativa de magma bajo la superficie lunar.
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En 1610, el astrónomo italiano Galileo Galilei interpretó erróneamente las llanuras de lava lunares como mares mientras observaba la Luna a través de un telescopio primitivo. Por lo tanto, Galilei las denominó maria, en honor a la palabra latina que significa "mares". El químico británico Robert Hooke sugirió por primera vez que las depresiones en forma de cuenco distribuidas por todo el paisaje lunar eran volcanes en 1665. Su origen volcánico se vio reforzado por su similitud con los cráteres de los Campos Flégreos en Italia , aunque mucho más grandes. El astrónomo francés Pierre Puiseux propuso que los cráteres de la Luna eran domos volcánicos colapsados que habían ventilado todos sus gases. Pierre-Simon Laplace , otro astrónomo francés, propuso en el siglo XVIII que los meteoritos eran proyectiles volcánicos expulsados de los cráteres lunares durante grandes erupciones. [1] El astrónomo británico William Herschel , en uno de sus primeros artículos, afirmó haber visto tres volcanes en la Luna a finales del siglo XVIII, que luego resultaron ser de origen terrestre . [2]
El origen de los cráteres lunares siguió siendo controvertido durante la primera mitad del siglo XX, y los partidarios de los volcanes argumentaban que los rayos brillantes que salían de algunos cráteres eran vetas de ceniza volcánica similares a las encontradas en el Monte Aso en Japón. Los astrónomos también informaron destellos de luz y nubes rojas sobre los cráteres Alfonso y Aristarco . [1] La evidencia recopilada durante el programa Apolo (1961-1972) y de naves espaciales no tripuladas del mismo período demostró de manera concluyente que el impacto meteórico , o el impacto de asteroides para cráteres más grandes, fue el origen de casi todos los cráteres lunares y, por implicación, también de la mayoría de los cráteres en otros cuerpos.
Después de la formación de cráteres por impacto , el vulcanismo es el proceso más dominante que ha modificado la corteza lunar . Gran parte de esta modificación se ha conservado debido a la falta de tectónica de placas en la Luna, de modo que la superficie lunar ha cambiado de manera insignificante a lo largo de la historia geológica de la Luna. El vulcanismo lunar se ha limitado principalmente al lado cercano de la Luna , donde las llanuras de lava basáltica son la característica volcánica dominante. [3] En contraste, las características topográficas positivas como domos, conos y escudos representan solo una pequeña fracción del registro volcánico lunar. Se han encontrado volcanes y llanuras de lava en ambos lados de la Luna. [3] [4]
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Los mares lunares son grandes llanuras basálticas que cubren más del 15% de la superficie de la Luna. Son las características volcánicas más obvias en la Luna, apareciendo como características topográficas oscuras cuando se ven a simple vista. Muchos tienden a cubrir los suelos de grandes cuencas de impacto y, por lo tanto, suelen tener un contorno circular, con algunos mares más pequeños que llenan los fondos de los cráteres de impacto. [5] Los principales mares lunares varían en tamaño desde más de 200 km (120 mi) hasta aproximadamente 1.400 km (870 mi) y solo son superados por el más grande Oceanus Procellarum , que tiene un diámetro de aproximadamente 2.590 km (1.610 mi). [5] [6] [7] Por lo general, varían en espesor de aproximadamente 500 a 1.500 m (1.600 a 4.900 pies), con flujos de lava individuales que varían de 10 a 20 m (33 a 66 pies) de espesor. Esto sugiere que cada yegua es el producto de varios eventos eruptivos superpuestos. [5]
Las edades de los basaltos de los mares se han determinado tanto mediante datación radiométrica directa como mediante la técnica de recuento de cráteres . Las edades radiométricas varían de aproximadamente 3.16 a 4.2 mil millones de años, mientras que las edades más jóvenes determinadas a partir del recuento de cráteres son de aproximadamente 1.2 mil millones de años. [8] [9] Sin embargo, la mayoría de los basaltos de los mares parecen haber entrado en erupción hace entre 3 y 3.5 mil millones de años. [10] Las pocas erupciones basálticas que ocurrieron en el lado oculto de la Luna son antiguas, mientras que los flujos más jóvenes se encuentran dentro del Oceanus Procellarum en el lado cercano. Si bien muchos de los basaltos entraron en erupción dentro de cuencas de impacto bajas o fluyeron hacia ellas, la mayor extensión de unidades volcánicas, Oceanus Procellarum, no corresponde a ninguna cuenca de impacto conocida.
La razón por la que los basaltos de los mares se encuentran predominantemente en el hemisferio cercano de la Luna aún está siendo debatida por la comunidad científica. Según los datos obtenidos de la misión Lunar Prospector , parece que una gran proporción del inventario de elementos productores de calor de la Luna (en forma de KREEP ) se encuentra dentro de las regiones de Oceanus Procellarum y la cuenca de Imbrium, una provincia geoquímica única ahora conocida como Procellarum KREEP Terrane . [11] [12] [13] Si bien el aumento en la producción de calor dentro de Procellarum KREEP Terrane está ciertamente relacionado con la longevidad e intensidad del vulcanismo encontrado allí, no hay acuerdo sobre el mecanismo por el cual KREEP se concentró dentro de esta región. [14]
En la Luna hay varios domos y conos, pero es probable que se hayan formado de forma diferente a los de la Tierra. [33] Debido a que la gravedad en la Luna es solo una sexta parte de la de la Tierra, el vulcanismo lunar es capaz de arrojar material eyectado mucho más lejos, dejando poco que acumular cerca del respiradero. [4] [33] En lugar de un cono volcánico , estas erupciones lunares deberían formar una capa ancha y delgada alrededor del respiradero. En la Tierra, los domos de lava se forman a partir de lavas pastosas y muy viscosas . Las lavas basálticas son más líquidas y tienden a formar flujos de lava amplios y planos. En la Luna, la mayoría de los domos y conos parecen estar hechos de basaltos. Como resultado, es poco probable que se hayan formado como los domos de la Tierra a partir de lavas espesas no basálticas. En cambio, los domos y conos lunares pueden marcar lugares donde los basaltos erupcionados estaban apenas fundidos. [33]
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Los domos lunares rara vez se encuentran aislados. En cambio, se forman más comúnmente en grupos a lo largo de las llanuras de lava lunares. [34] Un ejemplo destacado son las colinas Marius , uno de los complejos volcánicos más grandes de la Luna. [34] [35] Consisten en varios conos y domos que ocupan la cima de una amplia elevación topográfica, que puede ser el equivalente lunar de un volcán en escudo . [34] El complejo se eleva de 100 a 200 m (330 a 660 pies) desde las llanuras circundantes y forma una meseta de lava de 35.000 km2 ( 14.000 millas cuadradas). Se han identificado un total de 59 conos y 262 domos que varían en diámetro de 2 a 25 km (1,2 a 15,5 millas). [35]
El Mons Rümker es un complejo más pequeño de apariencia similar a las colinas Marius. [34] Comprende una meseta con un área de aproximadamente 2000 km2 ( 770 millas cuadradas) y se eleva de 200 a 1300 m (660 a 4270 pies) sobre la superficie circundante. Se han identificado tres unidades de basalto principales con una edad de entre 351 y 371 mil millones de años en el Mons Rümker, aunque las características volcánicas más jóvenes pueden ser domos de lados empinados en la superficie de la meseta, ya que muestran indicios de haber estado activos hasta el Eratostheniano . Más de 20 domos se superponen a la meseta y son las formas de relieve volcánico más prominentes del Mons Rümker. [36]
Los domos de Gruithuisen en el noroeste del Mare Imbrium consisten en dos edificios volcánicos: Mons Gruithuisen Gamma al norte y Mons Gruithuisen Delta al sur. [37] Están situados en el borde de un cráter de impacto y difieren en color de las rocas circundantes. Los domos pueden marcar un caso raro de vulcanismo no basáltico en la Luna. [38] Mons Hansteen , un domo de forma aproximadamente triangular en el margen sur de Oceanus Procellerum, es otro ejemplo de un raro volcán lunar no basáltico. Consiste en material con alto contenido de sílice que entró en erupción hace aproximadamente 3.5 a 3.7 mil millones de años desde respiraderos a lo largo de fracturas con dirección noreste, noroeste y suroeste. [39]
El Complejo Volcánico Compton-Belkovich (CBVC) es una formación volcánica no marina de 25 km (16 mi) de ancho y 35 km (22 mi) de largo en el lado oculto de la Luna. Se diferencia de otras formaciones volcánicas lunares debido a su litología evolucionada , entorno tectónico regional, su ubicación cerca del polo norte , lejos del Terrane Procellarum KREEP y su asociación reciente con agua endógena. En el medio del CBVC se encuentra una depresión de forma irregular delimitada por escarpes de falla que se cree que es una caldera. Justo al oeste hay una formación de aproximadamente 10 km (6,2 mi) de ancho y 18 km (11 mi) de largo llamada West Dome. Una formación similar a un cono volcánico, llamada East Dome, se encuentra cerca del margen oriental de la caldera. Tiene una tendencia más o menos norte-sur, midiendo 12 km (7,5 mi) de largo y 7 km (4,3 mi) de ancho. [40] Justo al norte de la caldera hay una característica llamada Little Dome, de 500 m (1600 pies) de diámetro. Más al norte hay una cúpula alargada, orientada de norte a sur, llamada Middle Dome. Tiene 2,5 km (1,6 mi) de largo y 0,6 km (0,37 mi) de ancho. Tanto Little Dome como Middle Dome tienen rocas en la parte superior que pueden ser bloques volcánicos . [41] Big Dome, también conocido como North Dome, está más al norte en el borde del CBVC. [40] [41] Tiene 2,5 km (1,6 mi) de diámetro con una depresión en la parte superior. [41] La distribución de frecuencia de tamaño de cráteres pequeños ha dado resultados no concluyentes para la cronología del vulcanismo del CBVC, con edades que van desde menos de mil millones de años a más de 3 mil millones de años. [42]
Aunque se sabe desde hace mucho tiempo que existen tubos de lava en la Tierra, solo recientemente se ha confirmado que también existen en la Luna. Su existencia a veces se revela por la presencia de un "tragaluz", un lugar en el que el techo del tubo se ha derrumbado, dejando un agujero circular que puede ser observado por los orbitadores lunares . [43] [44] Un área que muestra un tubo de lava es la región de Marius Hills. [45] En 2008, la nave espacial japonesa Kaguya pudo haber descubierto una abertura a un tubo de lava en esta área . [46] El tragaluz fue fotografiado con más detalle en 2011 por el Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA , mostrando tanto el pozo de 65 metros de ancho como el piso del pozo a unos 36 m (118 pies) más abajo. [44] [47] En 2023-2024, se analizaron imágenes de radar del cráter del Mare Tranquillitatis del Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA y se determinó que se formó por el colapso de un tubo de lava que resultó en la formación de un conducto de cueva de al menos decenas de metros de largo, lo que demuestra la existencia de cuevas lunares. [48] También puede haber tubos de lava en el Mare Serenitatis . [49] [50]
Los tubos de lava lunares podrían servir potencialmente como recintos para hábitats humanos. [46] [49] [51] Pueden existir túneles de más de 300 m (980 pies) de diámetro, que se encuentran bajo 40 m (130 pies) o más de basalto, con una temperatura estable de -20 °C (-4 °F). [52] Estos túneles naturales brindan protección contra la radiación cósmica , la radiación solar, los meteoritos, los micrometeoritos y los eyectados de los impactos. Están aislados de las variaciones extremas de temperatura en la superficie lunar y podrían proporcionar un entorno estable para los habitantes . [53]
Cerca de los bordes del mar lunar hay capas oscuras de material que cubren muchos miles de kilómetros cuadrados. Contienen muchas esferas pequeñas de vidrio naranja y negro que probablemente se formaron a partir de pequeñas gotas de lava que se enfriaron muy rápidamente. Se cree que dichas gotitas son eyecciones de erupciones de fuentes de lava que fueron más grandes que las de la Tierra. [54] Los depósitos más grandes conocidos se encuentran en Taurus-Littrow , Sinus Aestuum , Sulpicius Gallus , Rima Bode, Mare Vaporum, Mare Humorum y la meseta de Aristarco en el lado cercano central de la Luna. [55]
Muchos depósitos piroclásticos más pequeños miden solo unos pocos kilómetros de diámetro y casi siempre se encuentran cerca del mare o en grandes pisos de cráteres de impacto, aunque varios también se encuentran a lo largo de líneas de falla claras . [54] Es probable que se hayan producido por pequeñas explosiones volcánicas, ya que la mayoría contienen un pequeño pozo o cráter central alargado o de forma irregular. [54] [56] Se conservan ejemplos a lo largo del borde del piso del cráter de Alphonsus, un cráter de impacto en el borde oriental del Mare Nubium. [56]
A lo largo de unos 7 km (4,3 mi) en dirección este-sudeste desde el CBVC se encuentra una zona altamente reflectante que podría ser un depósito de flujo piroclástico . Su reflectividad es más fuerte en el rango de 7,1 a 7 μm (0,00028 a 0,00028 in), lo que indica que el cuarzo o el feldespato alcalino son los principales componentes. [41] También aparecen restos explosivos dispersos hacia el este a lo largo de unos 300 km (190 mi), que cubren un área de 70.000 km2 ( 27.000 mi2). La gran extensión de este depósito piroclástico se debe a la baja gravedad de la Luna, de modo que una erupción explosiva gigante del CBVC pudo esparcir escombros sobre un área mucho mayor de la que sería posible en la Tierra. [57]
Se trata de depresiones largas y estrechas en la superficie lunar que se asemejan a canales . Su formación precisa aún está por determinar, pero es probable que se hayan formado por diferentes procesos. Por ejemplo, los surcos sinuosos serpentean en un camino curvo como un río maduro y se cree que representan canales de lava o los restos de tubos de lava colapsados. [58] Normalmente se extienden desde pequeñas estructuras de pozos que se cree que fueron respiraderos volcánicos. [58] [59] El valle de Schroter entre Mare Imbrium y Oceanus Procellarum es el surco sinuoso más grande. [59] Otro ejemplo destacado es Rima Hadley , que se formó hace casi 3.300 millones de años. [59] [60]
Los surcos arqueados tienen una curva suave y se encuentran en los bordes de los mares lunares oscuros. Se cree que se formaron cuando los flujos de lava que crearon un mar se enfriaron, se contrajeron y se hundieron. [61] Estos se encuentran por toda la Luna; se pueden ver ejemplos destacados cerca del límite sudoeste del Mare Tranquillitatis y en el límite oeste sureste del Mare Humorum. [62]
Los análisis de muestras de magma lunar extraídas por las misiones Apolo indican que el vulcanismo en la Luna produjo una atmósfera lunar relativamente espesa durante un período de 70 millones de años, entre 3.000 y 4.000 millones de años atrás. Esta atmósfera, formada por gases expulsados de las erupciones volcánicas lunares, tenía el doble de espesor que la del Marte actual . De hecho, se ha teorizado que esta antigua atmósfera podría haber sustentado la vida, aunque no se han encontrado pruebas de vida. [63] La antigua atmósfera lunar fue finalmente despojada por los vientos solares y se disipó en el espacio. [64]
El derretimiento parcial del manto lunar y la colocación de basaltos de inundación del Oceanus Procellarum pueden haber causado la inclinación axial de la Luna hace 3 mil millones de años, durante la cual los polos lunares se desplazaron 125 millas (201 km) hasta sus posiciones actuales. Esta desviación polar se infiere de los depósitos polares de hidrógeno que son antípodas y se desplazan por igual desde cada polo a lo largo de longitudes opuestas. [65]
En 2014, la NASA anunció "evidencia generalizada de vulcanismo lunar joven" en 70 parches irregulares de mare identificados por el Lunar Reconnaissance Orbiter, algunos de menos de 50 millones de años. Esto plantea la posibilidad de un manto lunar mucho más cálido de lo estimado previamente, al menos en el lado cercano donde la corteza profunda es sustancialmente más cálida debido a la mayor concentración de elementos radiactivos. [66] [67] [68] [69] Justo antes de esto, se ha presentado evidencia de vulcanismo basáltico de 2 a 10 millones de años más joven dentro del cráter Lowell , [70] [71] ubicado en la zona de transición entre los lados cercano y lejano de la Luna. Un manto inicialmente más caliente y/o un enriquecimiento local de elementos productores de calor en el manto podrían ser responsables de actividades prolongadas también en el lado lejano en la cuenca Oriental. [72] [73] Actualmente no hay volcanes activos en la Luna, aunque los datos sobre terremotos lunares publicados en 2012 sugieren que hay una cantidad sustancial de magma bajo la superficie lunar. La falta de vulcanismo activo en la Luna puede deberse a que el magma es demasiado denso para ascender a la superficie. [74]
