Cinco teorías sobre cómo se formó la Luna

La Luna, el cuerpo celeste que más fácilmente podemos observar en el cielo, diurno y nocturno nos acompaña y nos orbita hace más de 4.000 millones de años. Cuando vemos a la Luna en el cielo, luce tan vieja y hermosa que parece que siempre ha estado allí. Pero, ¿cómo se formó originalmente nuestro satélite natural que gira alrededor de la Tierra a una distancia promedio de aproximadamente 385.000 kilómetros?

Con un diámetro de poco menos de 3.500 kilómetros y una superficie llena de cráteres, este objeto rocoso desvela a los científicos que buscan a través de diversas teorías.

Además de ser un satélite anormalmente grande, la Luna gira alrededor de nuestro planeta en una órbita bastante inclinada con respecto a nuestro ecuador, además de tener marcadas diferencias en su composición química y constitución física. Y mientras que los planetas son por lo menos varios miles de veces más masivos que sus satélites, la Tierra es solo ochenta veces más masiva que la Luna.

Cuáles son las 5 teorías sobre el origen de la Luna

Hasta hace dos décadas había tres teorías propuestas para explicar el origen de la Luna, ninguna de ellas plenamente aceptada o rechazada. Luego, vinieron otras dos más sólidas, pero en algún punto también cuestionadas.

1-Desprendimiento: según el llamado modelo de fisión, la Tierra se formó originalmente sola pero girando muy rápidamente, dando una vuelta alrededor de sí misma en cuatro horas. Esta rápida rotación provocó que un pedazo se desprendiera de la Tierra y, al dividirse a su vez, originó a la Luna y al vecino planeta Marte. Un problema de este modelo es que no puede explicar las características de la órbita de la Luna.

2-Nacimiento conjunto: tal vez el modelo más natural, el de nacimiento conjunto, propone que la Luna y la Tierra nacieron al mismo tiempo como dos objetos separados. Pero esta teoría no puede explicar, entre otras cuestiones, por qué la Luna carece de un núcleo de hierro mientras que la Tierra si tiene uno.

3-Modelo de captura: la tercera teoría sostiene que ambos objetos se formaron por separado al inicio del sistema solar y la Luna, al acercarse a la Tierra fue capturada por nuestro planeta. Sin embargo, las condiciones para que se dé esta captura son extremadamente difíciles de cumplir y este modelo tampoco puede explicar el bajo contenido de hierro de la Luna.

4-Un gran impacto: los hallazgos de un nuevo estudio efectuado en rocas lunares que la NASA trajo a la Tierra hace más de 50 años, proporcionan evidencia de una nueva teoría que establece que la Luna fue creada después de que otro planeta se estrellara contra una Tierra joven y luego fue fundida hace miles de millones de años.

Veamos más profundamente la teoría del impacto gigante. En esta se especula que cuando la Tierra era un planeta joven y apenas comenzaba a formarse, fue golpeada por otro planeta emergente llamado Theia, ubicado muy cerca de su órbita. La colisión provocó que ambos planetas se separaran temporalmente en globos de gas, magma y elementos químicos antes de reformarse en los cuerpos que hoy conocemos como la Tierra y la Luna. La investigación de Simon y Gargano confirma aún más esta teoría.

“Hay una gran diferencia entre la composición elemental moderna de la Tierra y la Luna y queríamos saber por qué. Ahora, sabemos que la Luna era muy diferente desde el principio, y probablemente se deba a la teoría del ‘impacto gigante’”, aseguró el científico planetario de la NASA, Justin Simon, que junto a su compañero graduado Tony Gargano, ambos de la división de Ciencias de Exploración y Investigación de Astromateriales de la agencia en el Centro Espacial Johnson en Houston, dirigieron la investigación y publicaron recientemente los resultados en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

Grandes zonas del manto terrestre se atribuyen al impactador Theia, el objeto que chocó contra nuestro planeta hace 4.500 millones de años y dió lugar a la Luna, perduran en capas de roca en lo profundo del manto terrestre. (NASA/JPL-CALTECH)

Los investigadores se concentraron en observar la cantidad y los tipos de cloro que se encuentran en las rocas. Eligieron este elemento porque es volátil, lo que significa que se vaporiza a temperaturas relativamente bajas, y rastrearlo es útil para comprender la formación planetaria. El cloro existe en dos formas abundantes y estables: ligero y pesado. Estos términos se utilizan para describir sustancias químicas que tienen variaciones en su estructura atómica, también llamadas isótopos.

Lo que encontraron es que las rocas lunares contienen una mayor concentración de cloro pesado, mientras que las rocas terrestres son más ricas en cloro ligero. El pesado tiene una tendencia a resistir el cambio y quedarse quieto, pero el ligero es más reactivo y sensible a distintas fuerzas. En el modelo de Giant Impact, las manchas de la Tierra y la Luna contenían inicialmente una mezcla de cloro ligero y pesado. Pero, a medida que los planetas volvieron a unirse, la Tierra más grande dominó los procesos de desarrollo y atrajo el cloro más ligero y fácil de vaporizar hacia sí misma, dejando a la Luna sin cloro ligero y otros elementos que se evaporan más fácilmente. Según las mediciones que tomaron los científicos, esto es exactamente lo que parece haber sucedido.

5-Varios impactos: otra teoría sugiere que la Luna podría haberse formado por una serie de grandes impactos, en lugar de ser resultado de una colisión gigante única, lo que explicaría porque parece estar compuesta en su mayoría por material similar al de la Tierra y no por una mezcla de restos terrestres y de otro planeta. Esos impactos habrían puesto en órbita millones de toneladas de desechos que habrían terminado juntándose y formando el satélite que gira en torno a nosotros.

En el escenario de un choque gigante único, o bien la mayor parte del material que formó la Luna procedía de la Tierra, no del impactador (el objeto que chocó con ella) o la composición de ambos era idéntica. “Ambos escenarios son posibles pero poco probables”, señala un estudio que publicó en 2017 la revista Nature Geoscience, ya que al contrario de lo que ocurre con la Tierra y la Luna, los meteoritos y asteroides que pueblan el sistema solar varían mucho en su composición química.

Un equipo de expertos de Instituto Weizmann de Ciencia, de Israel, y del Imperial College de Londres realizaron diversas simulaciones numéricas de grandes cuerpos planetarios impactando contra la Tierra mientras estaba en periodo de formación. En dichas simulaciones, los impactos produjeron discos de desechos, muchos de los cuales estarían formados en su mayor parte por material terrestre.

Después de cada impacto los discos de desechos se acumulan para formar una pequeña luna que, según sugieren los autores, 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. Los autores sugieren que 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 como para crear la Luna.

Los restos de misiones Apolo en la Luna quedan protegidos por Ley. Estados Unidos ha promulgado su primera normativa que requiere que las entidades estadounidenses en nuevas misiones de la NASA a la Luna eviten perturbar los restos de las misiones Apolo de hace 50 años. (NASA)

Hoy, la teoría del brutal impacto ocurrido hace más de 4000 millones de años es la que más consenso genera sobre cómo se habría formado la Luna. Este mes, expertos sostuvieron los argumentos de esta teoría en una nueva investigación, en la que realizaron una simulación por computadora altamente detallada creada por el Instituto de Cosmología Computacional de la Universidad de Durham. Este nuevo “escenario de satélite inmediato”, significaría que la proto-Luna estuvo menos fundida durante su formación y sugeriría que gran parte de la misma se formó inmediatamente después de un impacto gigante en la Tierra.

Esta teoría de formación más rápida también sugeriría una composición interna diferente para la luna que podría ofrecer una explicación para algunas de las curiosas características similares a las de la Tierra que se ven en las muestras lunares.

Los resultados de alta resolución obtenidos con el impresionante poder de cómputo del servicio DiRAC Memory Intensive llamado COSMA, ubicado en la Universidad de Durham en Inglaterra, mostró una capa exterior de la Luna rica en material procedente de la Tierra.

La Tierra y la Luna, que se muestran aquí en una combinación de dos imágenes de la misión Galileo de la década de 1990, tienen una larga historia compartida. (NASA/JPL/USGS)

“Esta ruta de formación podría ayudar a explicar la similitud en la composición isotópica entre las rocas lunares devueltas por los astronautas del Apolo y el manto de la Tierra. También puede haber consecuencias observables para el grosor de la corteza lunar, lo que nos permitiría precisar aún más el tipo de colisión que tuvo lugar“, dijo Vincent Eke, coautor de la investigación y físico de la Universidad de Durham, en un comunicado.

La potencia computacional adicional reveló que las simulaciones de menor resolución pueden perder aspectos cruciales de las colisiones a gran escala. Con simulaciones de alta resolución, los investigadores pueden descubrir características a las que no se podía acceder en estudios anteriores. Si gran parte de la Luna se formó inmediatamente después del impacto gigante, esto también podría significar que se derritió menos durante la formación que en las teorías tradicionales donde la Luna creció dentro de un disco de escombros alrededor de la Tierra. Dependiendo de los detalles de la posterior solidificación, estas teorías deberían predecir diferentes estructuras internas para la Luna.