Esta es una imagen compuesta del lado cercano lunar tomada por el Lunar Reconnaissance Orbiter en junio de 2009, note la presencia de áreas oscuras de maria en este lado de la luna. Crédito:NASA
La Luna de la Tierra es un objeto inusual en nuestro sistema solar, y ahora hay una nueva teoría para explicar cómo llegó a donde está, lo que da algunos cambios a la teoría actual del "impacto gigante". El trabajo aparece en la edición del 31 de octubre de la revista Naturaleza .
La Luna es relativamente grande en comparación con el planeta que orbita, y está hecho casi del mismo material menos algunos compuestos más volátiles que se evaporaron hace mucho tiempo. Eso lo distingue de todos los demás objetos importantes del Sistema Solar, dijo Sarah Stewart, profesor de ciencias terrestres y planetarias en la Universidad de California, Davis y autor principal del artículo.
"Todos los demás cuerpos del sistema solar tienen una química diferente, " ella dijo.
La teoría de los libros de texto sobre la formación lunar es la siguiente. Al final de la formación del sistema solar llegó la fase de "impacto gigante", cuando los objetos calientes del tamaño de un planeta chocaban entre sí. Un objeto del tamaño de Marte rozó lo que se convertiría en la Tierra, arrojando una masa de material a partir del cual se condensó la Luna. Este impacto estableció el momento angular para el sistema Tierra-Luna, y le dio a la Tierra primitiva un día de cinco horas. Durante milenios la Luna se ha alejado de la Tierra y la rotación se ha ralentizado hasta nuestro día actual de 24 horas.
Los científicos han descubierto esto al observar la órbita actual de la Luna, calcular la rapidez con la que el momento angular del sistema Tierra-Luna ha sido transferido por las fuerzas de marea entre los dos cuerpos, y trabajando al revés.
Pero hay un par de problemas con la teoría de los libros de texto. Uno es la composición sorprendentemente parecida a la Tierra de la Luna. Otra es que si la Luna se condensa a partir de un disco de material que gira alrededor del ecuador de la Tierra, debería estar en órbita sobre el ecuador. Pero la órbita actual de la Luna está inclinada fuera del ecuador, lo que significa que se debe haber puesto algo más de energía para moverlo.
Una alternativa para explicarlo todo
Stewart, su ex becaria postdoctoral Matija Ćuk (ahora científica en el Instituto SETI en Mountain View, Calif.), con Douglas Hamilton en la Universidad de Maryland y Simon Lock, Universidad Harvard, han ideado un modelo alternativo.
En el modelo de "impacto gigante" de la formación de la luna, la joven luna comenzó su órbita dentro del plano ecuatorial de la Tierra. En la variante estándar de este modelo (panel superior), La inclinación de la Tierra comenzó cerca del valor actual de 23,5 grados. La luna se habría movido hacia afuera suavemente a lo largo de un camino que cambió lentamente del plano ecuatorial al plano "eclíptico", definido por la órbita de la Tierra alrededor del sol. Si, sin embargo, La Tierra tuvo una inclinación mucho mayor después del impacto (~ 75 grados, panel inferior) entonces la transición entre los planos ecuatorial y eclíptico habría sido abrupta, resultando en grandes oscilaciones sobre la eclíptica. La segunda imagen es consistente con la actual inclinación orbital de 5 grados de la luna desde la eclíptica. Crédito:Douglas Hamilton
En 2012, Ćuk y Stewart propusieron que parte del momento angular del sistema Tierra-Luna podría haberse transferido al sistema Tierra-Sol. Eso permite una colisión más enérgica al comienzo del proceso.
En el nuevo modelo, una colisión de alta energía dejó una masa de material fundido y vaporizado a partir de la cual se formaron la Tierra y la Luna. La Tierra se puso a girar con un día de dos horas, su eje apunta hacia el sol.
Debido a que la colisión podría haber sido más enérgica que en la teoría actual, el material de la Tierra y el impactador se habrían mezclado, y tanto la Tierra como la Luna se condensaron del mismo material y, por lo tanto, tienen una composición similar.
Como el momento angular se disipó a través de las fuerzas de las mareas, la Luna se alejó de la Tierra hasta que alcanzó un punto llamado "transición del plano de LaPlace, donde las fuerzas de la Tierra sobre la Luna se volvieron menos importantes que las fuerzas gravitacionales del Sol. Esto provocó que parte del momento angular del sistema Tierra-Luna se transfiriera al sistema Tierra-Sol.
Esto no supuso una gran diferencia en la órbita de la Tierra alrededor del Sol, pero dio la vuelta a la Tierra en posición vertical. En este punto, los modelos construidos por el equipo muestran la Luna orbitando la Tierra en un ángulo alto, o inclinación, al ecuador.
Durante unas pocas decenas de millones de años, la Luna continuó alejándose lentamente de la Tierra hasta que alcanzó un segundo punto de transición, la transición de Cassini, en cuyo punto la inclinación de la Luna, el ángulo entre la órbita de la Luna y la órbita de la Tierra alrededor del Sol, se redujo a unos cinco grados, poniendo a la Luna más o menos en su órbita actual.
La nueva teoría explica elegantemente la órbita y la composición de la Luna basada en un solo, impacto gigante al principio, Dijo Stewart. No se requieren pasos adicionales para impulsar las cosas.
"Un impacto gigante desencadena la secuencia de eventos, " ella dijo.
