Nueva visión de la formación de la Luna

nueva visión de la formación de la Luna
Crédito: NASA / JPL-Caltech
Una nueva visión de la formación de la Luna.

Dentro de los primeros 150 millones de años de la formación del sistema solar, un cuerpo gigante del tamaño de Marte golpeó y se fusionó con la Tierra, expulsando un enorme nube de rocas y escombros hacia el espacio.

Esa nube eventualmente se fusionó y formó la Luna.

Esta interpretación artística muestra la colisión de dos cuerpos planetarios.

Se cree que la Luna se formó por una colisión similar dentro de los primeros 150 millones de años de la formación del sistema solar.

Durante casi 30 años, los científicos planetarios han estado satisfechos con esta explicación – con una excepción importante.

Aunque este escenario tiene sentido al considerar el tamaño de la luna y la física de su órbita alrededor de la Tierra, el escenario no encaja cuando se comparan sus composiciones isotópicas – el equivalente geológico de una “huella digital” de ADN.

En concreto, la Tierra y la Luna son cuerpos demasiado parecidos.

Durante mucho tiempo la expectativa ha sido que la luna debe llevar a la “huella digital” isotópica del cuerpo extraño, que los científicos han llamado Theia.

Debido a que Theia llegó desde otra parte del sistema solar, es probable que tuviera una huella digital isotópica muy diferente que la Tierra primitiva.

Ahora, un equipo de científicos de la Universidad de Maryland (UMD )ha generado una nueva huella digital isotópica de la luna que podría proporcionar la pieza faltante del rompecabezas.

Al enfocarse en un isótopo de tungsteno presente tanto en la Luna, como en la Tierra, el equipo de UMD ha conciliado el modelo aceptado de formación de la Luna con las huellas isotópicas inesperadamente similares de ambos cuerpos.

Los resultados sugieren que el impacto de Theia con la Tierra primitiva fue tan violento que la nube de escombros resultante se mezcló totalmente antes de asentarse y formar la Luna.

En los últimos años han surgido varias teorías diferentes para explicar las huellas similares de la Tierra y la Luna.

Tal vez el impacto creó una enorme nube de escombros que se mezcla bien con la Tierra y luego se condensó para formar la Luna. O Theia, casualmente, podría haber sido isotópicamente similar a Tierra primitiva.

Una tercera posibilidad es que la Luna se formó a partir de materiales de la Tierra, en vez de materiales de Theia, aunque eso habría sido el resultado de un tipo muy inusual de impacto.

Para encontrar una explicación, los investigadores de UMD estudiaron otro fenómeno bien documentado de la historia temprana del Sistema Solar.

La evidencia sugiere que la Tierra y la Luna recibieron material adicional después del impacto principal, y que la Tierra recibió más de esos desechos y polvo.

Este nuevo material contenía una gran cantidad de tungsteno, pero relativamente poco de ese material contenía un isótopo más ligero conocido como tungsteno-182.

Tomando estas dos observaciones en conjunto, uno esperaría que la Tierra tuviera menos tungsteno-182 que la Luna.

Efectivamente, al comparar las rocas lunares y terrestres los investigadores encontra que la luna tiene una proporción ligeramente mayor de tungsteno-182. La clave, sin embargo, es cuánto.

La diferencia pequeña, pero significativa, en la composición isotópica del tungsteno entre la Tierra y la Luna se corresponde perfectamente a las diferentes cantidades de material post-impacto recibidos por la Tierra y la Luna, dicen los investigadores, quienes añaden que eso significa que justo después de la formación de la Luna formada, ésta tenía exactamente la misma composición isotópica que el manto de la Tierra.

Este hallazgo apoya la idea de que la masa de material creado por el impacto, que luego formó la Luna, debe haberse mezclado totalmente antes de que la Luna se fusionara y se enfriara.

Esto explicaría tanto las similitudes generales de las huellas isotópicas, como las ligeras diferencias de tungsteno-182.

También excluye en gran medida la idea de que el cuerpo del tamaño de Marte tenía una composición similar, o que la Luna se formó a partir del material contenido en la Tierra antes del impacto.

En ambos casos, sería muy poco probable que veamos una correlación tan perfecta entre el tungsteno-182 y las cantidades de materiales recogidos por la Luna y la Tierra tras el impacto.


Una posible respuesta para la inclinación de la Luna.

Pequeños cuerpos o planetesimales pudieron interactuar gravitacionalmente con el sistema Tierra-Luna poco después de su formación, y desviar la órbita lunar.

Nueva visión de la formación de la Luna
Crédito: Laetitia Lalila.
Una de las teorías más aceptadas sobre la formación de la Luna es que nuestro satélite surgió de los fragmentos expulsados ​​por la colisión de un objeto de tamaño planetario con la Tierra primitiva.

Sin embargo, los modelos predicen que, tras ese impacto, la órbita lunar debería haberse quedado en el plano ecuatorial de nuestro planeta.

Pero no fue así. Aunque al principio se situara en ese plano, algo pasó después, porque ahora la órbita de la Luna está inclinada unos 5°, diez veces más de lo esperado. 

Por eso los eclipses se producen solo en dos puntos de su trayectoria y aproximadamente cada seis meses, en lugar de uno al mes.

Esta discrepancia entre la teoría y la realidad se conoce desde hace tiempo como el “problema de la inclinación lunar”, pero ahora una pareja de investigadores del Observatorio de la Costa Azul (Francia) presentan una posible solución.

Los astrónomos Kaveh Pahlevan y Alessandro Morbidelli han efectuado simulaciones informáticas para entender los límites físicos en los que se creó el sistema Tierra-Luna. 

Los resultados revelan que la órbita lunar se inclinó debido a interacciones gravitacionales, sin contacto, con objetos planetesimales o pequeños cuerpos planetarios, que fueron creciendo en el primitivo Sistema Solar interior.

“La órbita lunar que observamos actualmente se puede reproducir a partir de la interacción con una pequeña cantidad de masa (aproximadamente de 0,0075 a 0,015 masas terrestres, que pudo acabar incorporándose a la Tierra) transportada por unos pocos cuerpos, de acuerdo con las limitaciones y lo que dicen los modelos”, señalan Pahlevan y Morbidelli.

Nueva visión de la formación de la Luna
Crédito: Robin Canup/Nature.
Interacciones sin colisión podrían haber desviado la órbita de la primitiva Luna desde un plano ecuatorial a los 5° de inclinación que presenta hoy.

Los autores muestran que unas pocas decenas de millones de años después de la formación de nuestro satélite, el sistema Tierra-Luna alcanzó unas condiciones óptimas para que la órbita lunar se “excitara” con los encuentros gravitacionales, por lo que se inclinaría por el efecto acumulativo de las interacciones con las masas de los cuerpos planetarios. 

Esta información también puede ayudar a comprender mejor cómo pudo ser la evolución conjunta entre la Tierra y su satélite.

“Los modelos anteriores sobre el origen de la inclinación de la Luna se basan en procesos complejos que implican una resonancia gravitatoria periódica con el Sol o de la Luna con su disco precursor, en ambas casos con bastantes limitaciones para tener éxito; pero el nuevo mecanismo es más mucho más sencillo”, valora la astrofísica Robin Canup, del Southwest Research Institute (Boulder, EE.UU.), en otro artículo paralelo.

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Fuente: SINC
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