GRAIL detecta una respuesta desigual del interior lunar a las mareas

La Luna tiene una estructura en capas —corteza, manto y núcleo— y muestra diferencias notables entre el hemisferio que mira hacia la Tierra y el que permanece al otro lado. Entre las asimetrías conocidas están el relieve, el espesor de la corteza, la geología y la concentración superficial de elementos radiactivos. Un estudio publicado en Nature utilizó una vía distinta para investigar si esas diferencias también se extienden al interior profundo: medir cómo responde la gravedad lunar a las mareas provocadas por la Tierra.

El resultado central es una estimación de k3 = 0,0163 ± 0,0007, un número de Love gravitatorio de grado 3. Los autores indican que es cerca de un 72 % superior al valor esperado para un interior lunar esféricamente simétrico. Su análisis interpreta esa respuesta como evidencia de heterogeneidad lateral en el interior profundo. En cambio, la diferencia térmica entre hemisferios que sugieren no se midió directamente: se infiere mediante modelos.

Cómo la gravedad permite sondear el interior

La órbita lunar es excéntrica e inclinada con respecto a la Tierra. Por eso, la atracción terrestre produce forzamientos de marea periódicos. La respuesta de la Luna a esa interacción causa cambios temporales en su campo gravitatorio, sensibles a la estructura interna del satélite.

El número de Love expresa la relación entre el potencial gravitatorio inducido por la deformación lunar y el potencial impuesto por la gravedad terrestre. Dicho de forma sencilla, permite cuantificar cómo responde la Luna a ese tirón periódico. Los autores señalan que la gravedad estática es especialmente sensible a estructuras de la corteza superior, mientras que la gravedad variable de gran longitud de onda resulta muy sensible a asimetrías profundas del manto. Por eso, analizar los cambios asociados a las mareas ofrece una herramienta para estudiar regiones que no se observan directamente.

Los datos de Ebb y Flow

La investigación reconstruyó el campo gravitatorio lunar variable en el tiempo a partir de datos de seguimiento radiométrico entre satélites y de la Deep Space Network (DSN), la red de comunicaciones y seguimiento de la NASA. Los datos fueron recogidos por GRAIL —siglas de Gravity Recovery and Interior Laboratory—, una misión formada por dos orbitadores, Ebb y Flow, que tuvo una fase primaria y otra extendida.

El análisis incorporó datos de ambas fases. Los investigadores atribuyen principalmente a la inclusión de datos de baja altitud de la misión extendida que su estimación de k3 sea mayor que las comunicadas en estudios anteriores: esos datos mejoraron la información gravitatoria y redujeron las correlaciones entre los coeficientes del campo y los números de Love. Como comparación, al limitar el análisis a datos de la fase primaria obtuvieron k3 = 0,0098 ± 0,0021, un resultado compatible con estimaciones anteriores citadas en el estudio.

Qué dice la estimación —y qué no mide directamente

El valor de k3 supera en torno a un 72 % la predicción para una Luna esféricamente simétrica. Para explicar esa diferencia, los autores plantean que el módulo de cizalla elástico del manto —una medida de su resistencia a la deformación— podría variar aproximadamente un 2–3 % entre la cara cercana y la lejana. Esa explicación convierte la medición gravitatoria en una evidencia observacional de heterogeneidad lateral, pero el porcentaje de variación del módulo es una interpretación del modelo, no una lectura directa del instrumento.

El estudio también estima que la asimetría podría corresponder a una anomalía térmica predominantemente en el manto de la cara cercana, de alrededor de 100–200 K. Según la interpretación de los autores, esa anomalía habría formado los mares lunares de la superficie hace entre 3.000 y 4.000 millones de años. Los mares son extensas regiones oscuras asociadas a antiguos episodios de actividad volcánica. La cifra de temperatura, por tanto, debe entenderse como una inferencia sobre el interior basada en la respuesta gravitatoria y en los modelos utilizados, no como una medición directa de la temperatura del manto.

Una pieza más en un problema abierto

Las diferencias entre las caras lunares ya eran conocidas, pero su origen sigue siendo objeto de debate. Entre las propuestas consideradas por estudios anteriores está que la distribución desigual de elementos radiactivos productores de calor haya sostenido diferencias térmicas de larga duración y contribuido a la concentración del vulcanismo en la cara cercana. El análisis de GRAIL aporta una forma de evaluar la estructura profunda asociada a esa asimetría; no resuelve por sí solo todas las preguntas sobre cómo se originó.

Los autores señalan además que la estructura asimétrica podría influir en la distribución espacial de los sismos lunares profundos. Lo presentan como una posible consecuencia, no como un efecto establecido por la estimación de k3. En conjunto, el resultado muestra cómo las variaciones temporales de la gravedad pueden aportar información sobre el manto: una medición obtenida desde órbita ofrece indicios de diferencias internas entre hemisferios, mientras que su traducción a temperatura y a historia geológica depende de la interpretación de modelos.