La Formación de la Luna continúan sorprendiéndonos. ¿De dónde vino el agua? ¿Es geológicamente activo? ¿Tiene una atmósfera? Pero todos estos podrían quedar eclipsados por la pregunta de origen: ¿cómo se formó la Luna? Si quieres escapar ahora antes de sumergirte en este lío, hazlo ahora. Aquí es donde confluyen muchas disciplinas de la ciencia y el desastre que sigue es lo que llamamos la Luna.
Sugerencias iniciales de la Formación de la luna
Quitando las explicaciones religiosas y pseudocientíficas, algunos de los primeros trabajos para determinar la teoría actual del origen de la Luna se realizaron en la segunda mitad del siglo XIX. En 1879, George H. Darwin pudo usar las matemáticas y las observaciones para mostrar que la Luna se estaba alejando de nosotros y que si retrocediera, eventualmente habría sido parte de nosotros. Pero los científicos estaban desconcertados sobre cómo un trozo de la Tierra podría haberse escapado de nosotros y dónde estaría el material faltante. Después de todo, la Luna es una gran roca y no tenemos una hendidura en la superficie lo suficientemente grande como para explicar la masa que falta. Los científicos comenzaron a pensar en la Tierra como una mezcla de sólidos, líquidos y gases en un intento de resolver esto (Pickering 274).
Sabían que el interior de la Tierra es más cálido que la superficie y que el planeta se está enfriando continuamente. Entonces, pensando hacia atrás, el planeta tenía que ser más cálido en el pasado, posiblemente lo suficiente como para que la superficie se derritiera hasta cierto punto. Y trabajando la velocidad de rotación de la Tierra hacia atrás, muestra que nuestro planeta solía completar un día en 4-5 horas. Según William Pickering y otros científicos en ese momento, la velocidad de rotación era suficiente para que las fuerzas centrífugas trabajasen en los gases atrapados en nuestro planeta, lo que provocaba su liberación y, por lo tanto, el volumen, la masa y la densidad estaban en constante cambio. Pero por la conservación del momento angular, el radio más pequeño aumentó nuestra velocidad de rotación. Los científicos se preguntaron si la velocidad era suficiente junto con la integridad de la superficie debilitada para hacer que los pedazos de la Tierra salgan volando. Si la corteza era sólida, algunos restos deberían ser visibles, pero si se fundía, la evidencia no sería visible (Pickering 274-6).
Ahora, cualquiera que mire un mapa nota que el Océano Pacífico parece ser circular y es una gran característica de la Tierra. Entonces, algunos comenzaron a preguntarse si era posible el sitio de una ruptura con la Tierra. Después de todo, ser vacío parece apuntar al centro de gravedad de la Tierra que no coincide con el centro del elipsoide mismo. Pickering ejecutó algunos números y descubrió que si la Luna hizo algo de la Tierra en el pasado, entonces se llevó consigo ¾ de la corteza, y los fragmentos restantes formaron la placa tectónica (280-1).
La teoría del impacto gigante
Los científicos continuaron con esta línea de razonamiento y finalmente desarrollaron la hipótesis de Theia a partir de estas preguntas iniciales. Se dieron cuenta de que algo tenía que golpearnos para que el material escapara de la Tierra en lugar de su velocidad de rotación inicial. Sin embargo, también es probable que la Tierra haya capturado un satélite. Sin embargo, las muestras de la Luna apuntaban la pistola humeante a la Hipótesis de Theia, también conocida como la Teoría del Impacto Gigante. En este escenario, hace unos 4.500 millones de años, durante el nacimiento de nuestro sistema solar, la Tierra que se enfría fue impactada por un objeto planetesimal, o un objeto que se desarrolla en el planeta, del tamaño de Marte. El impacto arrancó una sección de la Tierra e hizo que la superficie se derritiera de nuevo mientras el trozo de magma que se separaba de la Tierra y los restos del planetesimal se enfriaban y formaban la Luna tal como la conocemos hoy. Por supuesto, todas las teorías tienen desafíos y esta no es una excepción.
Problemas, soluciones y confusión general
Gran parte de la evidencia de esta teoría surgió a través de las misiones Apollo de los años 60 y 70. Trajeron rocas lunares como la troctolita 76536, que contaba una historia química de complejidad. Una de estas tenía que ver con los niveles de isótopos de oxígeno entre la Luna y nosotros. Las rocas lunares son 90% de oxígeno por volumen y 50% de su peso. Al comparar los isótopos de oxígeno-17 y 18 (que constituyen el 0,01% del oxígeno en la Tierra) con la Tierra y la Luna, podemos comprender la relación entre ellos. Irónicamente, son casi idénticos, lo que parece una ventaja para la teoría de Theia, pero según los modelos, esos niveles deberían ser diferentes en realidad porque la mayoría del material de Theia entró en la Luna. Esos niveles de isótopos solo deberían suceder si nos dirigimos a Theia en lugar de a un ángulo de 45 grados. Pero los científicos del Southwest Research Institute (SwRI) crearon una simulación que no solo explica esto, sino que también predice con precisión la masa de ambos objetos una vez completada. Algunos de los detalles que se incluyeron en este modelo incluyen tener una Theia y una Tierra de masas casi idénticas (4-5 de tamaño Marte actual) pero con una tasa de rotación final casi 2 veces la actual. Sin embargo, las interacciones gravitacionales tempranas entre la Tierra, la Luna y el Sol en un proceso llamado resonancia de evección pueden haber robado suficiente momento angular para que el modelo realmente coincida con las expectativas (SwRI, Universidad de California).
Entonces, todo bien ¿no? De ninguna manera. Mientras que esos niveles de oxígeno en las rocas fueron fáciles de explicar, lo que no se encuentra es el agua. Los modelos muestran cómo el componente de hidrógeno del agua debería haber sido liberado y enviado al espacio cuando Theia nos impactó y calentó el material. Sin embargo, el hidroxilo (un material a base de agua) se encuentra en las rocas lunares basado en la lectura del espectrómetro infrarrojo y no puede ser una adición reciente en función de qué tan profundo se encontró dentro de las rocas. El viento solar puede ayudar a transportar hidrógeno a la superficie de la Luna, pero solo hasta ahora. Irónicamente, este hallazgo solo ocurrió en 2008 cuando se despertó un renovado interés en el suelo lunar debido a las sondas lunares. Clementine, Lunar Prospector y LCROSS encontraron signos de agua presente, por lo que los científicos se preguntaron por qué no se habían encontrado pruebas en las rocas lunares. Resulta que los instrumentos de la época no fueron lo suficientemente refinados como para verlo. Si bien no es suficiente para anular la teoría, señala algunos componentes faltantes (Howell).
Pero, ¿podría uno de esos componentes faltantes ser otra luna? Sí, algunos modelos apuntan a un segundo objeto formado en el momento de la formación de la Luna. Según un artículo de 2011 del Dr. Erik Asphaug en Nature, las maquetas muestran un segundo objeto más pequeño que escapa de la superficie de la Tierra pero finalmente chocó con nuestra Luna gracias a las fuerzas de gravedad que lo obligaban a caer. Impactó un lado e hizo que la Luna se volviera asimétrica con en lo que respecta a su corteza, algo que ha sido durante mucho tiempo un misterio. Finalmente, ese lado ahora se enfrenta a nosotros y es mucho más suave y más plano que el otro lado con sus montañas y cráteres. Tristemente, la evidencia de las misiones de misión GRAIL Ebb and Flow, encargadas de mapear la gravedad de la Luna, no fue concluyente para encontrar evidencia de esto pero sí demostró que el espesor de la luna era más pequeño de lo esperado, un plus para la teoría de Theia. hizo que la densidad de la luna se alineara mejor con la de la Tierra (Cooper-White, NASA “GRAIL de la NASA”).
Bueno, mierda. ¿Podría evidenciarse que el estado fundido de la Luna es una pista diferente? Sería útil saber primero cómo se enfrió la Luna. Los modelos apuntan a un objeto que se enfría rápidamente después de su formación, pero algunos muestran que tardó más tiempo en enfriarse de lo esperado. Si la teoría es correcta, entonces cuando la Luna se enfrió, formó cristales de olivino y piroxeno que eran pesados y se hundieron hacia el núcleo. Los annorthitas también se formaron y son menos densos y, por lo tanto, flotaron a la superficie rápidamente a medida que la Luna se enfriaba, donde su color blanco es visible hasta el día de hoy. Los únicos parches oscuros provienen de la actividad volcánica que ocurrió 1,5 billones de años después de la formación de la Luna. Y el magma sale a la superficie por el carbono que se combina con el oxígeno para formar gases de monóxido de carbono, dejando rastros de carbono que también coinciden con los niveles de la Tierra. Pero una vez más, las rocas lunares fueron una pista de que todo puede no estar bien con nuestra teoría sobre esto. Muestran que las anortitas flotaron a la cima casi 200 millones de años después de la formación de la Luna, lo que solo debería haber sido posible si la Luna todavía estaba fundida. Pero entonces la actividad volcánica vista debería haberse visto afectada por el aumento de la actividad, pero no es así. ¿Lo que da? (Moskvitch, Gorton)
La mejor idea para arreglar esto presenta múltiples etapas fundidas para la Luna. Inicialmente, el manto era más un semilíquido que permitió la actividad volcánica al principio de la historia de la Luna. Entonces la evidencia de eso se borró con la actividad que ocurrió más tarde en la historia de la Luna. Es o bien que o que el cronograma para la formación de la Luna es incorrecto, lo que va en contra de mucha evidencia recolectada, por lo que vamos con la menor de las consecuencias. La navaja de Occam se aplica (Ibid).
Pero ese enfoque no funciona bien cuando descubres que la Luna está compuesta principalmente de material terrestre. Las simulaciones muestran que la Luna debe ser del 70 al 90 por ciento de Theia, pero cuando observas el perfil químico completo de las rocas, parecen mostrar que la Luna es esencialmente material de la Tierra. No hay forma de que ambos sean ciertos, por lo que Daniel Herwartz y su equipo buscaron cualquier señal de material extraño. Buscaron isótopos que pueden indicar dónde se formó Theia. Esto se debe a que diferentes regiones alrededor del Sol en los primeros sistemas solares estaban experimentando interacciones químicas únicas. Irónicamente, esas lecturas de oxígeno de antes eran una gran herramienta aquí. Las rocas se calentaron usando flúor gaseoso, liberando el oxígeno y de este modo pudieron someterse a un espectrómetro de masas. Las lecturas mostraron que ciertos isótopos eran 12 partes por millón más en la Luna que en la Tierra. Esto podría apuntar a una mezcla 50/50 para la Luna, un mejor ajuste. También muestra que Theia se formó en otras partes del sistema solar antes de colisionar con nosotros, pero un estudio separado en la edición del 23 de marzo de 2012 de Nicholas Dauphas (de la Universidad de Chicago) y el resto de su equipo encontraron que los niveles de isótopos de titanio cuando se toma en cuenta la radiación externa, la Luna y la Tierra coinciden. Otros equipos han encontrado que los isótopos de tungsteno, cromo, rubidio y potasio también siguen esa tendencia. Eso lastima la teoría de la mezcla. Amigos, las respuestas fáciles no se encuentran aquí (Palus, Andrews, Boyle).
Otras posibilidades
Si tanta evidencia conduce a resultados contradictorios, entonces tal vez se necesite una nueva teoría. Tal vez Theia no era tan diferente de la Tierra en términos de maquillaje químico, explicando los perfiles químicos similares. Tal vez el impacto de Theia se mezcló completamente con la Tierra en una colisión de energía superior, lo que permite que los materiales se distribuyan uniformemente. Esto habría causado que los objetos que se mueven más rápido se congreguen en el exterior y los más lentos en el interior, formando una forma torus. El vapor caliente contenido en este lío eventualmente se uniría y formaría el sistema Luna-Tierra. Este proceso se conoce como la teoría de la sinesencia. Otro candidato importante como alternativa a la teoría de Theia es la teoría de Moonlet, donde una lenta acumulación de pequeñas lunas en un lapso de tiempo después de una colisión importante con la Tierra podría haberse agrupado. Se necesitará más evidencia y las teorías funcionen antes de que algo definitivo pueda concluirse (Boyle).
