Un gran choque en el espacio

Los científicos creen que la Luna se creó hace unos 4,500 millones de años cuando un enorme objeto chocó contra la joven Tierra. Este objeto, que a veces se llama Theia, tenía aproximadamente el tamaño de Marte. La colisión fue tan poderosa que derritió gran parte de la superficie de la Tierra y lanzó enormes cantidades de roca y escombros al espacio. Esta idea se llama la Hipótesis del Gran Impacto, y es la explicación más aceptada sobre cómo se formó nuestra Luna.

¿Qué era Theia?

Theia era un cuerpo rocoso de aproximadamente la mitad del tamaño de la Tierra que se formó en el sistema solar primitivo. Los científicos le pusieron el nombre de una diosa de la mitología griega que era la madre de la diosa lunar Selene. Theia probablemente compartía una órbita similar a la de la Tierra, lo que finalmente provocó que los dos objetos chocaran. Después del impacto, Theia fue completamente destruida, y su material se mezcló con piezas de las capas externas de la Tierra.

La enorme explosión

Cuando Theia golpeó la Tierra, el choque liberó más energía que miles de millones de bombas nucleares explotando a la vez. El impacto fue tan violento que vaporizó la roca, convirtiéndola en gas a temperaturas altísimas y material fundido. Una enorme nube de escombros fue lanzada a la órbita alrededor de la Tierra, formando un anillo brillante similar a los anillos de Saturno. Las temperaturas en esta nube alcanzaron más de 2,000 grados Celsius, suficiente calor para derretir casi cualquier tipo de roca.

De escombros a Luna

El anillo de escombros que orbitaba la Tierra no permaneció disperso por mucho tiempo. Con el paso del tiempo, la gravedad atrajo los trozos de roca, polvo y material fundido. Los científicos calculan que tardó solo unos 100 a 1,000 años para que la mayor parte de estos escombros se agruparan y formaran la Luna. Al principio, la Luna estaba mucho más cerca de la Tierra que hoy, orbitando a unas 15,000 millas de distancia, en comparación con las aproximadamente 239,000 millas actuales. La joven Luna también estaba cubierta por un vasto océano de magma líquido.

Evidencia de las rocas lunares del Apolo

Los astronautas del Apolo trajeron de vuelta 382 kilogramos de rocas lunares, y el estudio de estas muestras reveló tres pistas importantes. Primero, la Luna tiene muy poco hierro en comparación con la Tierra, lo que sugiere que se formó a partir de las capas externas rocosas de la Tierra y no de su núcleo rico en hierro. Segundo, muestras como la roca número 60025 mostraron que toda la Luna estuvo alguna vez cubierta por un vasto océano de roca fundida llamada magma. Tercero, los elementos ligeros como el zinc habían sido “hervidos” de las rocas, lo que solo ocurre a temperaturas extremadamente altas, exactamente lo que produciría un impacto gigante.

La teoría “menos mala”

Antes de la década de 1970, los científicos tenían otras tres ideas sobre el origen de la Luna. La Teoría de la Co-acreción sugería que la Tierra y la Luna se formaron lado a lado a partir de la misma nube de polvo, pero esto no podía explicar por qué la Luna lleva tanta energía de rotación del sistema. La Teoría de la Fisión proponía que la Tierra giraba tan rápido que un trozo salió despedido, pero esto requeriría más energía de la que el sistema ha tenido jamás. La Teoría de la Captura imaginaba que un cuerpo de paso era atrapado por la gravedad de la Tierra, pero las matemáticas mostraban que era extremadamente poco probable que produjera una órbita estable y circular.

En octubre de 1984, los científicos lunares se reunieron en una conferencia en Hawái para resolver la pregunta. Antes de la reunión, ninguna teoría se consideraba probable. Al final, eligieron la Hipótesis del Gran Impacto, no porque fuera perfecta, sino porque era la explicación “menos mala” que se ajustaba a la mayor cantidad de evidencias.

El problema de los isótopos: un misterio aún sin resolver

Aquí es donde la historia se complica. Cada planeta del sistema solar tiene su propia “huella” química única basada en sus proporciones de isótopos de oxígeno, que son como pequeñas variaciones en la receta de los átomos de oxígeno. Marte tiene una huella diferente a la de la Tierra, al igual que los asteroides como Vesta. Si pudieras probar las rocas de diferentes planetas, cada una tendría un sabor distinto.

El problema es que las rocas de la Tierra y de la Luna tienen huellas de oxígeno idénticas, coincidiendo hasta partes por millón. En 2001, simulaciones por computadora mostraron que para que el impacto produjera la cantidad correcta de energía de rotación, la Luna tendría que estar formada en un 70 por ciento de material de Theia y solo un 30 por ciento de material de la Tierra. Pero si eso fuera cierto, la Luna debería tener la huella química de Theia, no la de la Tierra. Esta discrepancia es el mayor enigma sin resolver de la Hipótesis del Gran Impacto; los científicos a veces la llaman la “crisis de los isótopos.”

Nuevas ideas para resolver el enigma

Los científicos proponen ahora versiones más dramáticas de la colisión para explicar por qué la Tierra y la Luna coinciden tan perfectamente:

La Teoría de la Sinestia: ¿Y si la colisión fue aún más violenta de lo que se pensaba originalmente? Algunos científicos sugieren que el impacto fue tan poderoso que convirtió tanto a la Tierra como a Theia en una gigantesca nube giratoria en forma de dona de roca vaporizada llamada sinestia. Dentro de esta nube a altísimas temperaturas, todo el material de ambos cuerpos se habría mezclado completamente antes de enfriarse. La Luna se habría formado dentro de esta nube, razón por la cual terminó con la misma huella química que la Tierra.

La Teoría de los Impactos Múltiples: En lugar de un gran choque, quizás la Luna se formó a partir de una serie de impactos más pequeños a lo largo del tiempo. Cada colisión habría lanzado material de la Tierra a la órbita, creando pequeñas “lunas menores” que eventualmente se fusionaron para formar nuestra Luna. Como cada luna menor estaba formada principalmente de material terrestre, la Luna final naturalmente coincidiría con la química de la Tierra.

La Teoría del Gemelo Terrestre: Quizás Theia no era tan diferente de la Tierra después de todo. Si Theia se formó en la misma región exacta del sistema solar que la Tierra, podría haber estado construida con los mismos ingredientes y haber tenido la misma huella química desde el principio. En ese caso, no importaría cuánto Theia terminó en la Luna: coincidirían con la Tierra independientemente.

La pista del momento angular

Una de las cosas más inusuales de la Luna es la cantidad de energía de rotación, llamada momento angular, que lleva. La Luna tiene más del 80 por ciento de todo el momento angular del sistema Tierra-Luna. En comparación, las muchas lunas de Júpiter representan menos del 7 por ciento del momento de su sistema. Esta enorme proporción de energía de rotación es una pista importante de que algo dramático, como un impacto gigante, debe haber creado nuestra Luna.

Debido a que las fuerzas de marea transfieren lentamente energía del giro de la Tierra a la órbita de la Luna, retroceder el reloj revela que hace miles de millones de años, la Tierra tenía un día de 5 horas y la Luna orbitaba mucho más cerca que hoy. Cada año, la Luna se aleja unas 1.5 pulgadas más de nuestro planeta, medido haciendo rebotar rayos láser en espejos dejados por los astronautas del Apolo.

Qué podría resolver el misterio

Para determinar cuál teoría es correcta, los científicos necesitan nuevos datos. Las misiones al polo sur de la Luna podrían descubrir rocas de la corteza profunda que revelen de qué está realmente hecho el interior de la Luna. Una misión a Venus también podría ayudar: si Venus tiene la misma huella de oxígeno que la Tierra, apoyaría la idea de que Theia naturalmente coincidía con la química de la Tierra simplemente porque se formó en la misma parte del sistema solar. Hasta entonces, el origen de la Luna sigue siendo uno de los mayores enigmas sin resolver de la ciencia.

Por qué esto importa

Entender cómo se formó la Luna ayuda a los científicos a aprender sobre la historia temprana de todo nuestro sistema solar. El gran impacto puede haber ayudado a crear las condiciones que hicieron posible la vida en la Tierra al inclinar el eje de la Tierra, lo que nos da nuestras estaciones. La gravedad de la Luna estabiliza esa inclinación, crea mareas oceánicas que pueden haber ayudado a la vida temprana a pasar del mar a la tierra, y ha extendido nuestros días de 5 a 24 horas. Estudiar el origen de la Luna nos recuerda que incluso los eventos más violentos en el espacio pueden dar lugar a algo hermoso e importante, y que la ciencia nunca está verdaderamente terminada.