La luna se formó un poco más tarde de lo que se suponía. Cuando un protoplaneta del tamaño de Marte fue destruido en una colisión con la Tierra joven, se creó un nuevo cuerpo a partir de los escombros expulsados ​​durante esta colisión, que se convirtió en la luna. Geofísicos planetarios en el Centro Aeroespacial Alemán (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; DLR), dirigido por Maxime Maurice, junto con investigadores de la Universidad de Münster, han utilizado un nuevo modelo numérico para reconstruir el momento en el que ocurrió el evento, hace 4.425 mil millones de años. Las suposiciones anteriores sobre la formación de la luna se basaron en una edad de 4.510 millones de años, que, es 85 millones de años antes de lo que revelan los nuevos cálculos. Los científicos han informado de sus hallazgos en Avances de la ciencia .

Hace cuatro mil quinientos millones de años, el sistema solar seguía siendo caótico. La Tierra todavía estaba creciendo a su tamaño actual, recolectando materia en forma de lo que se conoce como planetesimales. Estos se habían formado previamente en el disco de polvo y gas que orbita el sol temprano. La tierra joven se consolidó, cada vez más caliente por dentro. Cada vez más, grandes partes del manto rocoso se derritieron y formaron un océano de magma. Es en este momento que la Tierra ganó el satélite natural que continúa orbitando a su alrededor hasta el día de hoy. Una colisión cósmica masiva entre la Tierra y un protoplaneta expulsó rocas de la Tierra joven. Finalmente, estos escombros se aglomeraron para formar un nuevo cuerpo planetario:la luna.

En principio, la mayoría de los científicos están de acuerdo sobre cómo se formó la luna, pero no sobre los detalles del proceso, y especialmente no sobre el momento en que ocurrió. "Los resultados de nuestro último modelo sugieren que la Tierra joven fue golpeada por un protoplaneta unos 140 millones de años después del nacimiento del sistema solar hace 4.567 mil millones de años, "dice Maxime Maurice, resumiendo las investigaciones del equipo. "Según nuestros cálculos, esto sucedió hace 4.425 mil millones de años, con una incertidumbre de 25 millones de años, y nació la luna ".

En ese tiempo, La Tierra acababa de convertirse en un planeta. Durante este desarrollo, los componentes metálicos pesados ​​se hundieron hasta el centro y formaron un núcleo de hierro y níquel, que estaba rodeado por un espeso manto de rocas de silicato. Las rocas del manto se calentaron cada vez más debido al proceso de acreción y desintegración de los elementos radiactivos. Esto permitió que la separación de metales y silicatos tuviera lugar en el interior de la Tierra en unas pocas decenas de millones de años.

Una diana planetaria provocó la formación de la luna.

En este punto, La Tierra fue golpeada por Theia, un protoplaneta que quizás era del tamaño de Marte. Theia fue uno de los titanes de la mitología griega, y la madre de la diosa de la luna Selene. En los primeros días del sistema solar, habría habido muchos cuerpos de este tipo. Algunos fueron expulsados ​​del sistema solar, mientras que otros fueron destruidos por colisiones con otros cuerpos. Theia, sin embargo, golpeó la Tierra y provocó la expulsión de una cantidad tan grande de material del manto del planeta que la luna pudo formarse a partir de él. Durante este violento impacto, se formó un océano de magma de varios miles de kilómetros de profundidad. Hoy dia, no quedan rastros de Theia después de esta colisión.

Reconstruir cómo se desencadenó la formación de la luna por este evento requiere mucha imaginación y creatividad. La colisión de los dos cuerpos, con su enorme energía, también vaporizó una gran cantidad de roca del manto primitivo de la Tierra. Esto fue expulsado y recogido en un anillo de polvo alrededor de la Tierra antes de volver a ensamblarse allí para formar una roca. "De esto, la luna se formó en poco tiempo, probablemente en unos pocos miles de años, "explica Doris Breuer, Jefe del Departamento de Física Planetaria del Instituto DLR de Investigación Planetaria y coautor del estudio.

La roca lunar más antigua no tiene la edad suficiente

Los científicos están de acuerdo en gran medida sobre la historia de la formación de la luna. Sin embargo, no han podido fecharlo con exactitud, ya que ninguna de las rocas lunares traídas a la Tierra por los astronautas de las seis misiones Apolo y las tres misiones robóticas lunares soviéticas registran directamente la edad del satélite natural de la Tierra. Investigadores de DLR y la Universidad de Münster han determinado cuándo se formó la luna utilizando una nueva, método indirecto. "Nuestros cálculos muestran que esto probablemente sucedió al final de la formación de la Tierra, "dice Sabrina Schwinger, otro coautor del estudio, describiendo la secuencia cronológica de eventos.

No fue solo la Tierra la que tuvo un océano de magma en su primera juventud. La energía obtenida de la acreción también condujo a la formación de un océano de magma en la luna. La luna se derritió casi por completo y, de manera similar a la Tierra, estaba cubierto por un océano de magma de más de 1000 kilómetros de profundidad. Este océano de magma rápidamente comenzó a solidificarse y formó una corteza de flotación, cristales ligeros en la superficie, su "interfaz" con el espacio frío. Pero bajo esta costra aislante, que ralentizó el enfriamiento y la solidificación adicionales del océano de magma, la luna permaneció fundida durante mucho tiempo. Hasta ahora, Los científicos no pudieron determinar cuánto tiempo tardó el océano de magma en cristalizar completamente, razón por la cual no pudieron concluir cuándo se formó originalmente la luna.

Para calcular la vida útil del océano de magma de la luna, los científicos utilizaron un nuevo modelo informático, cuales, por primera vez, Considerado de manera integral los procesos involucrados en la solidificación del magma. "Los resultados del modelo muestran que el océano de magma de la luna fue longevo y tardó casi 200 millones de años en solidificarse por completo en la roca del manto". ", dice Maxime Maurice." La escala de tiempo es mucho más larga que la calculada en estudios anteriores, "añade Nicola Tosi, colega de DLR, segundo autor del estudio y asesor del Ph.D. de Maxime Maurice. tesis, que fue la base de este informe científico condensado. "Los modelos más antiguos daban un período de solidificación de sólo 35 millones de años".

Los modelos de solidificación revelan la edad de la luna y la Tierra

Para determinar la edad de la luna, los científicos tuvieron que dar un paso más. Calcularon cómo la composición de los minerales de silicato ricos en hierro y magnesio que se formaron durante la solidificación del océano de magma cambió con el tiempo. Los investigadores descubrieron un cambio drástico en la composición del océano de magma restante a medida que avanzaba la solidificación.

Este hallazgo es significativo porque permitió a los autores vincular la formación de diferentes tipos de rocas en la luna a una determinada etapa en la evolución de su océano de magma. "Al comparar la composición medida de las rocas de la luna con la composición predicha del océano de magma de nuestro modelo, pudimos rastrear la evolución del océano hasta su punto de partida, el momento en que se formó la luna, "explica Sabrina Schwinger.

Los resultados del estudio muestran que la luna se formó hace 4.425 ± 0.025 mil millones de años. La edad exacta de la luna concuerda notablemente con una edad previamente determinada para la formación del núcleo metálico de la Tierra con el método de uranio-plomo. el punto en el que se completó la formación del planeta Tierra. "Esta es la primera vez que la edad de la luna puede estar directamente relacionada con un evento que ocurrió al final de la formación de la Tierra, a saber, la formación del núcleo, "dice Thorsten Kleine del Instituto de Planetología de la Universidad de Münster.