Muestras de Chang'e-6 revelan hematita y maghemita formadas por impactos en la Luna

Un equipo de investigación conjunto del Instituto de Geoquímica de la Academia de Ciencias de China (IGCAS) y la Universidad de Shandong identificó por primera vez hematita cristalina (a-Fe₂O₃) y maghemita (?-Fe₂O₃) formadas por un evento de impacto significativo en muestras de suelo lunar recuperadas por la misión Chang'e-6 de China, en la cuenca South Pole–Aitken (SPA). Este hallazgo, publicado en Science Advances el 14 de noviembre, proporciona evidencia directa basada en muestras de materiales altamente oxidados en la superficie lunar.

Las reacciones redox son un componente fundamental de la formación y evolución planetaria. Sin embargo, estudios científicos han demostrado que ni la fugacidad de oxígeno del interior lunar ni el ambiente de la superficie lunar favorecen la oxidación. Consistente con esto, el hierro multivalente en la Luna existe principalmente en sus estados ferroso (Fe²⁺) y metálico (Fe⁰), sugiriendo un estado general reducido. No obstante, con la exploración lunar adicional, estudios recientes de teledetección orbital utilizando espectroscopía visible-infrarroja sugirieron la presencia generalizada de hematita en las regiones de alta latitud de la Luna.

Además, investigaciones anteriores sobre muestras de Chang'e-5 revelaron por primera vez magnetita submicrométrica (Fe₃O₄) generada por impactos y evidencia de Fe³⁺ en vidrios de impacto. Estos resultados indican que existieron ambientes oxidantes localizados en la Luna durante los procesos de modificación de la superficie lunar impulsados por impactos externos.

A pesar de este progreso en la investigación, la evidencia mineralógica concluyente de minerales fuertemente oxidantes como la hematita en la Luna había permanecido elusiva. Además, la extensión de los procesos de oxidación y la prevalencia de minerales oxidantes característicos en la superficie lunar han sido durante mucho tiempo temas de intenso debate.

La cuenca SPA, una de las más grandes y antiguas del sistema solar, con escalas y frecuencias de impacto extremadamente complejas, ofrece un laboratorio natural ideal para estudiar las reacciones de oxidación en la superficie lunar. El exitoso retorno de muestras de suelo de la cuenca SPA por la misión Chang'e-6 en 2024 ofreció una oportunidad para buscar sustancias altamente oxidadas formadas durante eventos de impacto importantes.

El equipo de investigación identificó granos de hematita de tamaño micrométrico en el suelo lunar de Chang'e-6 por primera vez. A través de una combinación de microscopía electrónica de microárea, espectroscopía de pérdida de energía de electrones y espectroscopía Raman, confirmaron la estructura cristalina y las características únicas de ocurrencia de estas partículas de hematita, verificando que los minerales son componentes lunares primarios y no contaminantes terrestres.

El estudio propone que la formación de hematita está estrechamente vinculada a eventos de impacto importantes en la historia lunar. Las temperaturas extremas generadas por grandes impactos habrían vaporizado materiales de la superficie, creando un ambiente transitorio de vapor con alta fugacidad de oxígeno. Al mismo tiempo, este proceso habría causado la desulfurización de troilita; los iones de hierro liberados se oxidaron en el ambiente de alta fugacidad y sufrieron deposición en fase vapor, formando hematita cristalina de tamaño micrométrico. Esta hematita coexiste con magnetita magnética y maghemita.

Notablemente, el origen de las anomalías magnéticas generalizadas en la superficie lunar, incluidas las de la cuenca SPA noroccidental, sigue siendo poco explicado. Dada la estrecha correlación entre los procesos de oxidación y la formación de minerales portadores magnéticos, este estudio proporciona evidencia clave basada en muestras para aclarar los portadores y la historia evolutiva de estas anomalías magnéticas lunares.

Esta investigación desafía la creencia sostenida de que la superficie lunar es completamente reducida. También ofrece pistas cruciales para descifrar la evolución de las anomalías magnéticas lunares y los mecanismos subyacentes a los grandes eventos de impacto, avanzando así nuestra comprensión de la evolución lunar.