Desde que los humanos observamos el cielo nocturno, nos hemos preguntado sobre la luna, reflexionando sobre todo, desde su apariencia extraterrestre hasta su influencia sobre fenómenos en la Tierra como las mareas oceánicas, la estabilidad climática e incluso los ritmos naturales de muchos organismos.
Entre las muchas preguntas que tenemos sobre el único satélite natural de la Tierra, una sigue siendo preeminente: ¿cuáles son los orígenes de la Luna y cuánto tiempo lleva orbitando la Tierra?
Hoy en día, la teoría principal entre los astrónomos es que en lo más profundo del pasado de nuestro planeta (quizás dentro de aproximadamente los primeros 100 millones de años de la historia del sistema solar), la Tierra chocó con un objeto del tamaño de un planeta, creando la Luna en un período que pudo haber sido tan corto como unas pocas horas. Conocida como la hipótesis del impacto gigante, este evento propuesto involucra un protoplaneta hipotético del tamaño de Marte que los astrónomos llaman Theia. El material expulsado a órbita por el potente impacto en cuestión se habría acumulado posteriormente, formando la luna que observamos hoy.
¿Qué sabemos?
Nacimiento de una hipótesis de origen lunar
La evolución de esta sorprendente solución a uno de los misterios más perdurables de la Luna se remonta a 1946, cuando el geólogo Reginald Aldworth Daly fue uno de los primeros en sugerir que un impacto podría explicar la formación de la Luna.
Antes de Daly, los científicos se habían inclinado hacia teorías que involucraban el rápido giro de la Tierra hace miles de millones de años, cuando cada día podía haber durado en algún momento tan solo 2 o 3 horas. Décadas más tarde, en la década de 1970, los investigadores William Hartmann y Donald Davis desarrollaron sus propios modelos que implicaban colisiones de grandes cuerpos restos de la formación planetaria, que podrían colisionar con planetas más jóvenes.
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Partiendo de estas ideas, otros investigadores propusieron escenarios similares entre la Tierra primitiva y un objeto del tamaño de Marte. A principios de la década siguiente, el concepto finalmente reclamó su lugar como el principal proceso de formación lunar durante una conferencia histórica celebrada en Kona, Hawaii, en 1984.
Evidencias de una colisión a escala planetaria
La popularidad de la hipótesis del impacto gigante puede atribuirse a las múltiples líneas de evidencia que respaldan el escenario del impacto. Por ejemplo, los investigadores han reconocido desde hace mucho tiempo las proporciones similares de isótopos estables entre las rocas lunares y las de la Tierra, lo que sugiere fuertemente un vínculo entre sus orígenes.
Además, el momento angular (o giro) inusualmente alto del sistema Tierra-Luna, en comparación con las observaciones de otros planetas rocosos, también podría explicarse como uno de los efectos de una colisión masiva.
Se pueden encontrar más pistas en la composición de la luna, que revela un núcleo de hierro relativamente pequeño y una menor densidad. Esto es significativo para los astrónomos, ya que un hipotético impacto gigante habría visto el núcleo metálico del presunto protoplaneta Theia fusionándose con el interior de la joven Tierra; mientras tanto, el material más ligero del manto y la corteza de ambos mundos se habría desprendido y lanzado a órbita, ayudando eventualmente a formar la luna.
Otra prueba importante implica el agotamiento relativo de sustancias volátiles (una sustancia química que se convierte fácilmente en gas o vapor a temperatura ambiente) en el material lunar, lo que nuevamente sugiere que podría haberse perdido durante un evento extremadamente energético, una idea respaldada además por la evidencia de que la Luna primitiva alguna vez poseyó un océano de magma sustancial.
Qué leer a continuación
¿Qué sigue siendo desconocido?
Una nueva investigación amplía la hipótesis de Theia
Aún así, quedan varias preguntas importantes, incluidas qué condiciones precisas llevaron al impacto y cómo el material planetario resultante evolucionó hasta convertirse en la Luna tal como aparece hoy.
Recientemente, un nuevo estudio realizado por Adeene Denton del Southwest Research Institute y colegas del Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona dio un nuevo giro a la hipótesis de Theia, sugiriendo que el supuesto impacto antiguo puede haber sido influenciado significativamente por el calor y la fuerza física de los dos cuerpos en colisión.
Los hallazgos del equipo desafían algunas opiniones arraigadas sobre la hipótesis del impacto gigante, al tiempo que brindan nuevo apoyo a otras. Por ejemplo, las simulaciones del equipo revelaron que, si bien algunos impactos conducen a la creación de un disco de escombros que luego se fusiona en una luna, en otras condiciones, las simulaciones respaldan la idea de que la luna podría haberse formado en un período de tiempo notablemente corto, tal vez en unas cinco horas.
Sin embargo, uno de los principales problemas a la hora de determinar las condiciones exactas de la hipótesis del impacto gigante implica el debate en curso sobre la edad de la Luna.
“Existe una gran controversia sobre la edad de la Luna”, dijo el Dr. Erik Asphaug, profesor de ciencia planetaria en el Laboratorio Planetario y Lunar de la Universidad de Arizona y uno de los coautores del nuevo estudio.
En un correo electrónico a Space, Asphaug explicó algunos de los problemas que surgen de esto, ya que las estimaciones actuales sitúan el momento de la formación de la luna entre 40 y 120 millones de años después de la formación del sistema solar. Ahí radica parte del problema, según Asphaug, quien dice que este momento podría tener implicaciones significativas para los modelos del impacto de Theia.
Si hubiera sido una colisión anterior, Asphaug dice que habría implicado una Theia más caliente debido al mayor grado de calentamiento radiogénico; por el contrario, un impacto posterior habría significado una Theia más fría y fuerte.
“No creo que sepamos lo suficiente todavía para decir que la Luna (y, en consecuencia, la Tierra) se formó de esta o aquella manera”, dijo Asphaug a Space. “Pero saber cómo la temperatura afecta el resultado abre una nueva dimensión para ver el problema, y eso siempre es útil porque cambia nuestro marco de referencia, como salir del auto para dar un paseo”.
Un enigma lunar en el tiempo y el espacio
Para investigadores como Asphaug, comprender la formación de la Luna requiere considerarla como algo más que un simple evento en el espacio, sino también como algo en el tiempo. Hacerlo permite realizar comparaciones entre tres métricas diferentes: la desintegración isotópica, la resistencia del material dependiente de la temperatura y el registro geológico de los escombros que chocan contra otros planetas, un proceso mediante el cual cree que se podrían imponer restricciones más estrictas sobre cuándo exactamente podría haber ocurrido el impacto de formación de la luna.
Adeene Denton, autora principal del estudio, también enfatizó la introducción del componente de tiempo que la investigación de su equipo trae a la mesa, y le dijo a Space en un correo electrónico que el resultado del impacto de formación de la luna podría haber dependido significativamente del momento de la colisión.
“Antes, los científicos generalmente asumían que el resultado de la colisión sería el mismo independientemente de cuándo tuviera lugar”, escribió Denton. “Pero ahora sabemos que el efecto de la temperatura sobre las propiedades materiales, que está dictado por la edad y/o el frío que puedan tener la protoTierra y Theia, altera las cosas sustancialmente”.
Al conectar simulaciones de impacto con datos relacionados con el registro geoquímico de la luna, así como con modelos de formación temprana del sistema solar, Denton cree que el trabajo de su equipo podría ayudar a los científicos a limitar mejor con precisión cómo y cuándo se formó la luna.
El misterio continúa
Por ahora, en términos de qué escenario posible (una colisión anterior o posterior) surge como el más probable, Denton dice que todavía es difícil decirlo.
“Depende de qué escenarios para la formación del sistema solar prefieras”, dijo Denton a Space.
“En general, estoy a favor de una formación más temprana de la Luna, consistente con una rápida fase de formación de planetas en nuestro sistema solar”, dijo Denton, “pero no podemos descartar la posibilidad de que la Luna se haya formado tarde”.
Si bien queda mucho trabajo por hacer, Denton y Asphaug creen que sus hallazgos ayudan a avanzar significativamente los esfuerzos actuales para resolver algunas de las preguntas sobre la hipótesis del impacto gigante, algunas de las cuales han persistido durante muchos años.
Para Asphaug, sin embargo, estas preguntas persistentes pueden ser simplemente parte del proceso científico.
“La ciencia tiene una manera de deambular durante mucho tiempo hasta que finalmente todo se concentra”, dijo Asphaug.
“Creo que eso sucederá, en parte gracias a este trabajo, en la próxima década”.