Cómo se formó la Luna – nueva investigación.

Representación artística de la Colisión de dos Cuerpos.
Crédito: NASA / JPL – Calthec.

Cómo la Tierra consiguió su luna es una pregunta largamente debatida. La teoría del impacto gigante , que establece que la Luna se formó a partir de una colisión entre la Tierra primitiva y un cuerpo rocoso llamado Theia, se ha convertido en el favorito entre las explicaciones. Pero los detalles sobre cómo sucedió esto son borrosos y hay muchas observaciones que los científicos aún están luchando por explicar.

Ahora, un nuevo estudio, publicado en Nature Geoscience , ha arrojado luz sobre lo que realmente sucedió al resolver uno de los mayores misterios que rodearon el accidente: por qué la Luna terminó siendo casi idéntica a la Tierra, en lugar de a Theia, suponiendo que existiera.

Según la teoría del impacto gigante, Theia era un cuerpo aproximadamente del tamaño de Marte o más pequeño, la mitad del diámetro de la Tierra. Se estrelló contra la Tierra en desarrollo hace 4.500 millones de años. Esta colisión produjo suficiente calor para crear océanos de magma y expulsó una gran cantidad de escombros a la órbita alrededor de la Tierra, que posteriormente se unieron dando origen a la Luna.

La teoría explica el camino y la velocidad con que la Tierra y la Luna giran entre sí. Están bloqueados por la marea gravitatoria, lo que significa que la Luna siempre muestra el mismo lado hacia la Tierra cuando gira a su alrededor. Es por eso que fue un logro tan grande cuando los chinos aterrizaron su nave espacial Chang’e 4 en el lado más alejado de la Luna en 2019: las comunicaciones directas con ese lado nunca son posibles desde la Tierra.

La Luna y la Tierra son casi idénticas en composición. Las diferencias son que la Luna tiene menos hierro y menos elementos más ligeros, como el hidrógeno, que se necesitan para producir agua. La teoría del impacto gigante explica por qué . El elemento pesado de hierro habría sido retenido en la Tierra. Y el calor producido durante el impacto y la expulsión de material al espacio habría hervido los elementos más ligeros, mientras que el resto del material de la Tierra y Theia se habrían mezclado.

Los modelos de computadora han reproducido los eventos que llevaron a la formación de la Luna. Los modelos que mejor se ajustan a todas las observaciones sugieren que la Luna debería estar compuesta en aproximadamente un 80% del material originario de Theia . Entonces, ¿por qué la Luna es sospechosamente similar a la Tierra?

Una explicación es que Theia y la Tierra primitiva deben haber tenido una composición idéntica para empezar. Parece poco probable porque cada cuerpo planetario documentado en nuestro Sistema Solar tiene su propia composición única, con ligeras diferencias que reflejan la distancia desde el Sol donde se formó un cuerpo.

Otra explicación es que la mezcla de los dos cuerpos fue mucho más exhaustiva de lo previsto, dejando una firma menos clara de Theia en la Luna. Pero eso también es poco probable, ya que requeriría un impacto mucho mayor que el que realmente tuvo lugar.

Cavando profundo

El nuevo estudio resuelve este dilema al mostrar que la Tierra y la Luna no son tan similares como se pensaba anteriormente. Los investigadores observaron con muy alta precisión la distribución de isótopos del elemento oxígeno en las rocas devueltas desde la Luna por los astronautas del Programa Apolo. En química, el núcleo atómico de cualquier elemento está formado por partículas conocidas como protones y neutrones; Los isótopos de un elemento tienen el mismo número de protones en el núcleo que la versión regular, pero diferentes números de neutrones. En este caso, el isótopo de oxígeno, O-18, que tiene ocho protones y diez neutrones, es ligeramente más pesado que el mucho más común que es el O-16, con sus ocho protones y ocho neutrones.

El estudio muestra que hay una pequeña diferencia entre la Tierra y la Luna en su composición de isótopos de oxígeno: sus perfiles no son idénticos después de todo. Además, la diferencia aumenta cuando observas las rocas del manto de la Luna, que es una capa debajo de la superficie o la corteza, que tiene más isótopos de oxígeno más ligeros que los de la Tierra. Esto es importante. La corteza es donde los desechos mezclados habrían terminado, mientras que el interior profundo tendría más trozos de Theia.

Entonces Theia y la Tierra no eran idénticos, y la Luna y la Tierra tampoco lo son. Pero los resultados también nos enseñan un poco más sobre Theia.

Debido a la gravedad, uno puede esperar un poco más de los isótopos más pesados ​​más cerca del Sol. En comparación con la Tierra, Theia debe haber tenido más isótopos de oxígeno más ligeros, lo que sugiere que se habría formado más lejos del Sol que la Tierra.

Con los resultados de este estudio, la teoría del impacto gigante ha cruzado otro obstáculo para explicar la formación de nuestra Luna, y hemos aprendido un poco más sobre Theia en el camino.

Fuente: The Conversation.

Artículo original: » How the moon formed – new research «. Christian Schroeder, Senior Lecturer in Environmental Science and Planetary Exploration, University of Stirling. March 9, 2020.

Material relacionado:

Sobre la Luna:

Un interesante artículo sobre la Luna, su origen y su relación con la Tierra, abordando cuestiones tales como ¿Cómo sería la vida en nuestro planeta si la Luna se desvaneciera; o tal vez si tuviéramos múltiples lunas? La Tierra no sería lo mismo sin su constante compañera, como lo explica Ethan Siegel:

Sobre el Origen de la Luna:

El siguiente artículo trata la teoría de la colisión atendiendo a la transferencia a la Tierra de materiales necesarios para la vida, conteniendo además en su apartado «Material relacionado» una selección de artículos sobre las teorías de formación de la Luna propuestas, a su vez con links a otros recursos:

Curiosidades:

Presentamos dos temas:

A)_ Sobre el origen de las lunas de Plutón. _

Esta imagen, tomada por el telescopio espacial Hubble de la NASA, muestra las cinco lunas de Plutón en órbita alrededor de este planeta enano. Los caminos orbitales se agregan a mano, pero ocurren en una resonancia 1: 3: 4: 5: 6, y todas orbitan en el mismo plano dentro de un grado. 
Créditos: NASA, ESA Y L. FRATTARE (STSCI).
Plutón en primer plano y su luna Caronte.
Imagen compuesta a partir de muchas imágenes de New Horizons.
 Crédito: NASA / NEW HORIZONS / LORRI.

Durante más de ochenta años, Plutón ha reinado no solo como el mundo más grande del Cinturón de Kuiper, sino como el planeta enano más grande del Sistema Solar. Sin embargo, a diferencia de todos los demás mundos que hemos descubierto, Plutón es único por su complejo y variado sistema lunar. Mientras que todos los demás planetas enanos conocidos tienen solo una o dos lunas conocidas, todas pequeñas, Plutón cuenta con cinco: Charon, Styx, Nix, Kerberos e Hydra. Además, Charon es enorme: si no estuviera orbitando a Plutón, sería el sexto planeta enano más grande de todo el Sistema Solar. ¿Cómo surgió el sistema plutoniano? Ahora que todos los datos de New Horizons están de vuelta, una colisión gigante conocida como «Big Whack» se ha convertido en el principal culpable:

B)_ Una nueva luna casual de la Tierra. _

Vista en perspectiva de la órbita de 2020 CD3 sobre la Tierra. 
La banda blanca es la órbita de la luna principal y permanente de la Tierra. 
Crédito: Tony873004.

El Minor Planet Center anunció semanas atrás que la Tierra ha sido orbitada por una segunda luna durante los últimos tres años más o menos. Pero aunque la emoción por el descubrimiento está creciendo , es importante tener en cuenta que esta luna no es tan impresionante como nuestro satélite principal. Es extremadamente tenue, se estima que tiene solo entre uno y seis metros de ancho, y no estará con nosotros por mucho tiempo, según lo presenta el Prof. Dr. David Rothery de la «Open University»:

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