La Tierra y la Luna pueden verse muy diferentes hoy en día, pero se formaron en condiciones similares en el espacio. De hecho, la hipótesis dominante dice que la Tierra primitiva fue golpeada por un objeto del tamaño de Marte, y que este impacto gigante separó material para formar la Luna. Pero a diferencia de la Tierra, la Luna carece de placas tectónicas y de una atmósfera que pueda remodelar su superficie y reciclar elementos como el oxígeno a lo largo de miles de millones de años.
Como resultado, la Luna conserva un registro de las condiciones geológicas que ayudaron a darle forma y puede brindar a los científicos una idea del mundo en el que vivimos hoy. Las rocas formadas durante la actividad volcánica temprana en la Luna ofrecen una ventana a acontecimientos que tuvieron lugar hace casi 4 mil millones de años. Al descubrir las condiciones en las que se formaron las rocas lunares, los científicos se están acercando a comprender el origen de nuestro planeta.
En un estudio publicado en marzo de 2026 en la revista Nature Communications, nuestro equipo de físicos y geocientíficos investigó la ilmenita, un mineral compuesto de hierro, titanio y oxígeno, en roca lunar cristalizada a partir de antiguo magma lunar. Utilizamos microscopía electrónica de última generación para examinar la firma química del titanio en esta ilmenita y descubrimos que alrededor del 15% del titanio lleva menos carga eléctrica de lo esperado.
Esta ilustración muestra una roca en la luna, así como una imagen atómica de la estructura cristalina de la muestra y una representación de la firma química del titanio trivalente. August Davis Implicaciones del titanio trivalente
En la ilmenita, el átomo de titanio normalmente pierde cuatro electrones cuando se une con el oxígeno, lo que da como resultado una carga positiva de 4+, conocida como número de oxidación del átomo. A partir de la muestra que estudiamos, rocas recolectadas durante la misión Apolo 17, descubrimos que parte del titanio en la ilmenita en realidad tiene una carga de solo 3+, lo que se llama titanio trivalente. Nuestra medición del titanio trivalente confirma lo que los geólogos han sospechado durante mucho tiempo: que parte del titanio en la ilmenita lunar existe en un estado de carga más baja.
El titanio trivalente se produce sólo cuando la cantidad de oxígeno disponible para las reacciones químicas es baja. Así, la abundancia de titanio trivalente en la ilmenita puede informarnos sobre la disponibilidad relativa de oxígeno en el interior de la Luna cuando se formó la roca, hace unos 3.800 millones de años.
La imagen de la izquierda muestra una imagen de microscopía electrónica de barrido de una roca lunar investigada en este estudio. Las regiones con titanio se muestran en azul claro. Los cuadros blancos muestran las áreas donde el equipo extrajo muestras para el análisis de ilmenita. La imagen de la derecha muestra una imagen de microscopía electrónica de transmisión de la ilmenita extraída. El recuadro muestra una vista ampliada donde se pueden ver los postes individuales de hierro y titanio. Advik Vira Conexión con la química lunar temprana
Como era la ilmenita, no el estudio, la que contenía titanio trivalente, reformularía la frase anterior para que dijera: "Hasta ahora, nuestro equipo ha estudiado cuidadosamente sólo una roca lunar, pero a partir de estudios publicados hemos identificado más de 500 análisis de ilmenita lunar que podrían contener titanio trivalente. El estudio de estas muestras podría revelar nuevos detalles sobre cómo se encuentran los diferentes períodos de tiempo de la ubicación y la química de la Luna".
Si bien nuestro trabajo destaca una relación basada en estudios previos, la relación entre el titanio trivalente en la ilmenita y la disponibilidad de oxígeno aún no se ha cuantificado con datos experimentales específicos.
Al realizar experimentos que exploren esa conexión, la ilmenita podría revelar más detalles sobre el interior de la Luna. También esperamos que esta relación se aplique a otros planetas y asteroides que no contienen mucho oxígeno químicamente disponible, en comparación con la Tierra.
¿Qué sigue?
Estos métodos se pueden utilizar para estudiar muchas de las rocas lunares recolectadas durante las misiones Apolo hace más de 50 años, así como muestras futuras de las próximas misiones Artemisa, o rocas recolectadas del lado oculto de la luna, devueltas en 2024 por la misión Chang'e-6 de China.
Uno de los miembros de nuestro equipo planea utilizar su nuevo laboratorio experimental para investigar cómo la disponibilidad de oxígeno en el magma afecta la abundancia de titanio trivalente en la ilmenita. Con experimentos como estos basados en nuestros hallazgos, podríamos utilizar la ilmenita para reconstruir la historia del magma antiguo de la Luna.
Creemos que los estudios futuros de las rocas lunares utilizando métodos científicos avanzados son esenciales para descubrir las condiciones químicas presentes en la antigua Luna. Podrían ofrecer pistas no sólo sobre su propia historia sino también sobre los primeros capítulos del pasado de la Tierra, registros que desde entonces han sido borrados de la Tierra.
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