El d¨ªa en que la Tierra se consigui¨® una Luna

La Luna no siempre ha estado con nosotros. Parece dif¨ªcil de creer, pero hubo un tiempo en que nuestro sat¨¦lite no formaba parte del maravilloso espect¨¢culo de la noche terrestre. Aunque, para nuestro consuelo, he de decir que nosotros tampoco est¨¢bamos ah¨ª para poder contemplarlo.

Sabemos desde finales de los a?os setenta que la Luna no se construy¨® al mismo tiempo que la Tierra. Selene es m¨¢s joven, tiene entre 30 y 200 millones de a?os menos que el resto de material similar que conocemos en el sistema solar. Esto es parte de la valiosa informaci¨®n extra¨ªda del an¨¢lisis de la colecci¨®n de rocas lunares tra¨ªdas a nuestro planeta fundamentalmente por las misiones Apolo.

Hace 4.500 millones de a?os que se form¨® nuestro planeta. Lo hizo a partir del material del disco de rocas y gas que se construy¨® como consecuencia de la formaci¨®n del Sol. El an¨¢lisis de la composici¨®n qu¨ªmica de las rocas lunares permiti¨® datar la formaci¨®n de nuestro sat¨¦lite como posterior. Pero, todav¨ªa no tenemos del todo claro c¨®mo ha llegado hasta ah¨ª y esto a pesar de ser el objeto astron¨®mico que tenemos m¨¢s cerca y de haber sido el objeto de numerosas misiones de exploraci¨®n incluidas las ¨²nicas tripuladas a otro cuerpo celeste.

Gracias a las misiones Apolo, sabemos desde finales de los 70 que la Luna es m¨¢s joven la Tierra, tiene entre 30 y 200 millones de a?os menos

La teor¨ªa aceptada actualmente acerca del origen de la Luna involucra una colisi¨®n, literalmente, planetaria. Cuando la Tierra era joven fue golpeada por un planeta del tama?o de Marte al que incluso le hemos puesto nombre: ¡°Theia¡±. El impacto provoc¨® la formaci¨®n de un disco de escombros a partir del cual se puede formar una luna pesada, con un peque?o n¨²cleo de hierro y con las restricciones de momento angular (distancias y velocidades de rotaci¨®n) que tiene el sistema Tierra-Luna que conocemos.

Pero, aunque en este modelo encajan casi todas las piezas de informaci¨®n disponible, hay algunos detalles que no lo hacen y es ah¨ª donde reside el problema de la formaci¨®n de nuestro sat¨¦lite en estos modelos de colisi¨®n. El dilema lo contin¨²a planteando fundamentalmente la composici¨®n qu¨ªmica que se obtiene de las rocas lunares. En la mayor parte de los par¨¢metros de impacto que ajustan con el resto de medidas, el resultado es que la Luna estar¨ªa compuesta fundamentalmente por material de Theia, el planeta que nos golpe¨®.

La composici¨®n qu¨ªmica del manto lunar, en muchos is¨®topos, es id¨¦ntica a la de la Tierra y es muy poco probable, y esta es la clave, que el planeta responsable de la colisi¨®n c¨®smica tuviese la misma que la proto-tierra, ya que no hay dos cuerpos iguales en el sistema solar a no ser que se formen en el mismo lugar. Para resolver este problema se han explorado diferentes versiones del modelo de impacto. Por ejemplo, usando par¨¢metros extremos como altas velocidades de colisi¨®n o versiones alternativas con impactos m¨²ltiples que formar¨ªan lunas intermedias m¨¢s peque?as que despu¨¦s se combinar¨ªan hasta construir la que tenemos. El caso es que cuando se ajusta un observable se estropea otro. El resultado es que, aunque parece mentira, no tenemos del todo claro c¨®mo se form¨® el objeto astron¨®mico m¨¢s cercano a nosotros.

De ah¨ª la proeza de los modelos que han aparecido recientemente y explican la formaci¨®n nuestro sat¨¦lite en solo unas horas. La clave est¨¢ en que se han realizado simulaciones por ordenador con una resoluci¨®n hasta 1.000 veces superior a la est¨¢ndar hasta la fecha y utilizando una t¨¦cnica conocida como ¡°Smoothed particle hydrodynamics¡± (SPH). Los modelos, que mueven cientos de millones de part¨ªculas y tratan de simular pedazos de luna del tama?o de 14 kil¨®metros, permiten probar diferentes ¨¢ngulos de choque, velocidades, giros del planeta y tama?os. El aumento de la potencia de c¨¢lculo de los grandes ordenadores permite distinguir comportamientos que no se hab¨ªan visto en simulaciones anteriores o que se confund¨ªan con problemas num¨¦ricos de los modelos.

El origen de la Luna involucra una colisi¨®n planetaria. Cuando la Tierra era joven fue golpeada por un planeta del tama?o de Marte al que incluso le hemos puesto nombre: ¡®Theia¡¯

El resultado es que el impacto gigante de Theia con la Tierra, en lugar de formar un disco de escombros, coloca un sat¨¦lite de masa y contenido en hierro similar al nuestro en una ¨®rbita amplia y estable. Y la composici¨®n qu¨ªmica en este caso no es un problema, ya que se forman sat¨¦lites con interiores m¨¢s fr¨ªos, pero con superficies fundidas hechas mayoritariamente de material de la proto-tierra. As¨ª explica por qu¨¦ el manto lunar es muy similar al de la Tierra, tiene una capa superficial tan delgada y abre adem¨¢s la puerta a nuevos modelos que permitan entender por qu¨¦ el eje de rotaci¨®n de la Luna est¨¢ un poco inclinado.

En este caso, modelos mejorados y una mayor potencia de c¨¢lculo permiten entender y simplificar un momento crucial en la evoluci¨®n de la Tierra: la del gigantesco impacto que dio lugar a la formaci¨®n de la Luna. Pero comprender la composici¨®n de la Luna no es sencillo, en parte porque todo nuestro conocimiento se basa en una peque?a colecci¨®n de rocas procedentes de una diminuta zona cercana al ecuador de la Luna y una muestra en su cara oculta. Las misiones Artemis que explorar¨¢n otras regiones e incluir¨¢n muestras extra¨ªdas de las profundidades de la Luna, quiz¨¢s nos cuenten, muy pronto, una historia diferente.

Vac¨ªo C¨®smico es una secci¨®n en la que se presenta nuestro conocimiento sobre el universo de una forma cualitativa y cuantitativa. Se pretende explicar la importancia de entender el cosmos no solo desde el punto de vista cient¨ªfico sino tambi¨¦n filos¨®fico, social y econ¨®mico. El nombre ¡°vac¨ªo c¨®smico¡± hace referencia al hecho de que el universo es y est¨¢, en su mayor parte, vac¨ªo, con menos de 1 ¨¢tomo por metro c¨²bico, a pesar de que en nuestro entorno, parad¨®jicamente, hay quintillones de ¨¢tomos por metro c¨²bico, lo que invita a una reflexi¨®n sobre nuestra existencia y la presencia de vida en el universo. La secci¨®n la integran Pablo G. P¨¦rez Gonz¨¢lez, investigador del Centro de Astrobiolog¨ªa; Patricia S¨¢nchez Bl¨¢zquez, profesora titular en la Universidad Complutense de Madrid (UCM); y Eva Villaver, investigadora del Centro de Astrobiolog¨ªa.

Puedes seguir a MATERIA en Facebook, Twitter e Instagram, o apuntarte aqu¨ª para recibir nuestra newsletter semanal.