¿Os habéis preguntado alguna vez por qué tenemos Luna y cómo se formó?

En el artículo de hoy, vamos a describir cuáles son las diferentes teorías que intentan explicar la formación de la Luna, y cuál es la más aceptada entre la comunidad científica.

La primera teoría de la que vamos a hablar, vigente hasta 2014, establece que un planeta más pequeño que la Tierra, del tamaño del planeta Marte, Theia o Tea, la habría tocado mínimamente y tras el impacto habría sido lanzado de la órbita terrestre para dar origen a la Luna. Pero si esta hipótesis fuera cierta, la Luna habría tenido una composición química básicamente igual a la de Tea, cosa que se desmintió en el curso de un examen de los isótopos de oxígeno de las rocas lunares. En 2014 dos isótopos del oxígeno de la Luna confirmaron que los isótopos de oxígeno de la Tierra y los de la Luna son indistinguibles, lo que dio paso a una segunda conjetura.

 

En esta segunda teoría, se instaura la idea de que la Luna se formó a partir del grande impacto contra la Tierra de Theia, no de un pequeño roce (ver Figura 1).

Figura 1: esquema de la formación de la Luna para la teoría del gran impacto.

Según la teoría, la inmensa cantidad de escombros producidos por la colisión formó una densa nube de roca y metal fundido alrededor de nuestro mundo que, obedeciendo las leyes de la gravedad, se fueron uniendo hasta dar forma a lo que hoy es nuestro satélite. Esta es la hipótesis vigente hasta el momento, aunque no explica todas las incógnitas. Por ejemplo, no explica que la composición del satélite sea en su mayoría material similar al de la Tierra, y no una mezcla de restos terrestres y de Theia.

 

Una tercera hipótesis, que podría explicar esto último, vendría a decir que el origen de la Luna no habría que buscarlo en una única colisión gigantesca, sino en una serie de grandes impactos concatenados que se habrían producido durante muchos millones de años, y que conformaron lo que en la actualidad es la Luna.

Los responsables de esta teoría son un equipo de científicos del Instituto Weizmann de Ciencias en la Universidad de Rejovot (Israel), que realizó en 2017 alrededor de 1.000 simulaciones numéricas de grandes cuerpos planetarios impactando contra la Tierra en su etapa de formación. En estas simulaciones, los impactos produjeron discos de escombros que estarían formados probablemente por material terrestre. Estos escombros habrían acabado acumulándose para originar una pequeña luna que habría migrado para fusionarse con una Luna en crecimiento. Según el estudio, habían sido necesarios unos 20 impactos de ese tipo en los que se formaba una pequeña luna para acabar formando el satélite terrestre. Este tipo de impactos entre la Tierra y otros cuerpos celestes grandes, capaces de crear pequeñas lunas, eran lo suficientemente corrientes en el interior del sistema solar en esa época como para crear la Luna. Sin embargo, no se han buscado más evidencias para confirmar esta teoría.

 

Pero esto no es todo, la cuarta y última teoría de la que vamos a hablar, la más reciente, expone que la Luna se formó en el interior de la Tierra.

Sarah Stewart, profesora del departamento de Tierra y ciencias planetarias de la Universidad de California y Simon Lock, un estudiante de posgrado en la Universidad de Harvard, el pasado miércoles 28 de febrero de 2018 publicaron un artículo en el Journal of Geophysical Research: Planets (Periódico de Investigación Geofísica ) donde exponen su teoría, que puede que sea la mejor explicación sobre la formación de la Luna que tienen los científicos hasta ahora.

Esta teoría parte de la idea de que la Tierra, hace aproximadamente 4.500 millones de años, no mucho después de su formación, era un donut formado por roca fundida llamada synestia, y la Luna, estaba escondida en su relleno.

Bien, una synestia (del griego “syn” que significa juntos y “hestia”, la diosa de estructuras y arquitectura) se puede formar cuando dos cuerpos del tamaño de un planeta chocan en el espacio provocando en la colisión una nube de vapor supercaliente. Si los dos objetos tienen un momento angular bastante grande, que es lo que caracteriza el estado de rotación del planeta, la tormenta que resulta de escombros planetarios podría seguir girando lo bastante rápido hasta formar un disco gigantesco de vapor líquido, que resopla continuamente hacia afuera creando un donut gigantesco muchas veces más amplio que los anillos de Saturno (ver Figura 2). Su duración se limita a uno o dos siglos, un periodo durante el cual el donut  pierde gradualmente calor, por lo que se va produciendo una condensación de toda la roca vaporizada que se encuentra en ese donut para acabar dando forma a un planeta sólido, como la Tierra, compuesto por trozos de materia tanto del planeta original como del objeto que colisionó con él.

Figura 2: dibujo que muestra a escala el tamaño de una synestia.

Este modelo, establece que la Luna se formaría dentro de la Tierra vaporizada a temperaturas de 4.000 a 6.000 grados Fahrenheit (de unos 2.204 a 3.315 ºC) y presiones mucho más altas que la presión atmosférica en la Tierra de nuestros días. Concretamente, a medida que la synestia comenzó a enfriarse, la roca vaporizada en el borde exterior del sistema comenzó a condensarse en gotitas y caer hacia adentro en una especie de lluvia torrencial. Estas gotas, cayeron dentro de la synestia, pero lo suficientemente lejos de su núcleo como para acumular más y más vapor de la nube alrededor de ellas, formando poco a poco la Luna en sí. Mientras la synestia continuaba enfriándose y condensándose des de su núcleo hacia afuera, la Luna eventualmente escapó de la nube por completo, pero permaneció en la órbita terrestre (ver Figura 3).

Resultado de imagen de synestia

Figura 3: formación de la Luna para la teoría de la synestia.

Esta hipótesis explicaría adecuadamente la composición de nuestro satélite tal y como la entendemos hoy, ya que según ella, la Luna heredó su composición de la Tierra pero perdió algunos de sus elementos que eran más fáciles de ser evaporados debido al calor intenso del synestia.

Una advertencia a la nueva hipótesis es que las Synestias siguen siendo objetos teóricos que nunca se han observado en el universo. Si los astrónomos pueden algún día ser capaces de detectar su formación en sistemas extrasolares, se podría confirmar una historia importante muy cerca de casa.

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