Formación

La Luna de la Tierra nació de la destrucción.

Varias teorías sobre la formación de nuestra Luna compiten por el dominio, pero casi todas comparten ese punto en común: cerca del momento de la formación del sistema solar, hace unos 4.500 millones de años, algo, tal vez un solo objeto del tamaño de Marte, tal vez una serie de objetos. ― se estrelló contra la joven Tierra y arrojó suficientes escombros fundidos y vaporizados al espacio para crear la Luna.

El sistema solar primitivo habría sido un lugar caótico y aterrador. Los escombros que quedaron de la formación del Sol se fusionaron en un disco alrededor de la estrella, creando grupos que variaban en tamaño desde motas de polvo hasta planetas menores. La gravedad unió estos objetos, haciendo que chocaran entre sí, choques violentos que podrían terminar en la destrucción de objetos nuevos y más grandes. Esos objetos combinados forman los planetas, lunas, asteroides y otros objetos del sistema solar que conocemos hoy.

Visitar la Luna con las misiones Apolo a fines de la década de 1960 y principios de la de 1970 revolucionó nuestra comprensión de los orígenes de la Luna. Los conceptos anteriores, que la Luna era un objeto capturado por la gravedad de la Tierra mientras navegaba, o que la Luna se formó junto a la Tierra a partir de los mismos escombros, cayeron en desgracia después de que las misiones Apolo trajeron datos y 842 libras (382 kilogramos) de luz lunar. muestras a la Tierra a fines de la década de 1960 y principios de la de 1970. Toda la evidencia de Apolo apuntaba a que la Luna se formó a partir de un gran impacto. La edad de las muestras de roca indicó que la Luna se formó alrededor de 60 millones de años después de que comenzara a formarse el sistema solar. El tipo y la composición de las muestras mostraron que la Luna se había fundido durante su formación y estuvo cubierta con un profundo océano de magma durante decenas de millones a cientos de millones de años, un ambiente que ocurriría después de un impacto intensamente energético. . Se descubrió que las rocas lunares contienen solo pequeñas cantidades de elementos que se vaporizan cuando se calientan, lo que indica además que la Luna podría haberse formado en un impacto de alta energía que permitió que esos elementos escaparan.

Quizás lo más importante es que las muestras de rocas indicaron que la Luna alguna vez fue parte de la Tierra. Las rocas basálticas del manto de la Luna tienen sorprendentes similitudes con las rocas basálticas del manto de la Tierra. Los isótopos de oxígeno y otros elementos sellados en las muestras coincidían con los de las rocas de la Tierra con demasiada precisión como para que las similitudes fueran una coincidencia.

Los meteoritos constituyen otro cuerpo de evidencia. Las muestras recolectadas por los astronautas del Apolo provienen de unos pocos sitios en la Luna, pero los meteoritos lunares (rocas enviadas al espacio por impactos en la Luna que finalmente llegan a la Tierra) proporcionan muestras de toda la Luna que cuentan una historia similar de la la historia de la luna. También se han utilizado meteoritos procedentes de asteroides para ayudar a confirmar la cronología de la formación de la Luna. Algunos muestran signos de haber sido bombardeados por escombros del impacto gigante que formó la Luna.

Finalmente, estudios más recientes agregan la evidencia de un impacto de alta energía que resultó en la creación de una Luna fundida. El análisis de la luz que se refleja en la Luna brinda detalles de la composición mineral de la superficie de la Luna y muestra la presencia generalizada de anortosita, una roca ígnea que cristaliza y flota hacia la parte superior del magma. La presencia de anortosita en la superficie de la Luna refuerza que la Luna alguna vez debió haber estado cubierta por un extenso océano de magma que era bastante profundo, de cientos a miles de kilómetros.

Aunque la Tierra y la Luna provienen de esa antigua colisión, y la Tierra está ciertamente al alcance de la mano, estudiar la Luna nos brinda la mejor oportunidad de comprender lo que sucedió hace tantos miles de millones de años. Los procesos geológicos activos de la Tierra, desde la tectónica de placas hasta la erosión, borran la evidencia de formación. Además de eventos como impactos, gran parte de la superficie de la Luna cambia en una escala de tiempo mucho más lenta. Al igual que los detectives en la escena del crimen, los científicos utilizan pistas conservadas en la superficie lunar para reconstruir la historia de la Luna. Cualquier mejora a la teoría del impacto gigante o una nueva teoría necesitaría explicar lo que observamos de la Luna hoy.

Una de las rarezas es el bajo contenido de hierro de la Luna en comparación con el de la Tierra. El núcleo rico en hierro de la Tierra representa alrededor del 30 por ciento de su masa, pero el núcleo de la Luna es solo entre el 1,6 y el 1,8 por ciento de su masa total. Una posible explicación es que la energía del impacto con la Tierra que formó la Luna vaporizó materiales más livianos, arrojándolos al espacio, y dejó elementos más pesados, como el hierro, que se vaporiza solo a temperaturas extremadamente altas, para hundirse en el núcleo de la Tierra.

Cualquier teoría viable de formación lunar también tiene que explicar dónde está ahora la Luna en relación con la Tierra y la velocidad e inclinación de su órbita. Los reflectores de superficie colocados en la Luna durante el Apolo muestran que la Luna se aleja de la Tierra a un ritmo de aproximadamente una pulgada y media por año. Esto indica que la Luna inicialmente se formó mucho más cerca de nuestro planeta y, por lo tanto, que la velocidad de giro de la Tierra primitiva era mucho mayor que la actual. Los modelos informáticos creados por científicos para probar y analizar las teorías de formación de la Luna deben mostrar cómo una colisión masiva puede producir las órbitas existentes y la rotación de la Luna y la Tierra durante miles de millones de años cuando se combina con las interacciones gravitacionales típicas entre los dos cuerpos. (Incluso hoy, la distancia entre la Tierra y la Luna, y la duración de un día en la Tierra, continúa creciendo debido a los efectos de las mareas de la Tierra).

Finalmente, existen extrañas discrepancias entre los lados cercano y lejano de la Luna. Las diferencias incluyen: el grosor de la corteza: 43 millas (70 kilómetros) en el lado cercano de la Luna versus 93 millas (150 kilómetros) en el lado lejano; la composición geológica contrastante, incluida una concentración de elementos radiactivos en el lado cercano; y la rica historia de vulcanismo en el lado cercano en comparación con una relativa falta de actividad volcánica en el lado lejano. Cuán estrechamente están relacionadas estas diferencias con la formación de la Luna, cómo se enfrió, cómo tuvo lugar su actividad volcánica y la manera en que ha sido bombardeada por objetos del espacio, es una pregunta con la que los científicos continúan luchando hoy.

Con el regreso de la humanidad a la Luna a través del programa Artemis, los científicos esperan una avalancha de nueva información que nos ayudará a concentrarnos en un solo escenario de formación. Mientras tanto, los científicos continúan estudiando las muestras existentes y otra información que tienen ahora, como la información de los orbitadores lunares y el creciente cuerpo de conocimiento sobre la formación planetaria, para construir modelos informáticos que nos ayuden a comprender cómo podría haber ocurrido la colisión y cómo podría haber resultado en la Luna y la Tierra como las vemos hoy. Los modelos tienen en cuenta factores como la fuerza de los objetos que chocan, la fricción entre los componentes, la densidad de los componentes y cómo se comportan los materiales bajo diferentes temperaturas y presiones. Los modelos informáticos avanzados de hoy en día pueden proporcionar una serie de resultados muy específicos basados ​​en variables como estas.

Por ejemplo, cuando los científicos quieren averiguar por qué la Luna tiene pocos elementos que se vaporizan fácilmente, usan modelos para ver cómo se vería la composición de la Luna si los elementos se perdieran o se agotaran durante diferentes períodos de la formación de la Luna. Quizás el entorno en el que se formó la Luna o las primeras erupciones en la superficie de la Luna crearon una atmósfera temporal que condujo a la eliminación de algunos de esos elementos, o pueden haber sido liberados a través de interacciones con el calor del Sol o una luz brillante y tranquila. tierra fundida.

Incluso estos modelos complejos no pueden simular cada átomo en una colisión masiva entre objetos gigantes que lanza desechos al espacio. Pero los astrónomos pueden representar grupos más grandes de escombros utilizando partículas cuyas propiedades dependen de dónde se encuentren durante la colisión, como el material caliente situado cerca del núcleo de la protoluna. Los astrónomos pueden alterar las propiedades en sus modelos para producir diferentes resultados, mostrando cómo incluso pequeños cambios pueden producir diferentes escenarios. A medida que continúa llegando evidencia, el objetivo final es un modelo integral que dé cuenta de todo lo que sabemos sobre la Luna.

La última misión Apolo a la Luna fue en 1972. Los científicos han tenido décadas para investigar muestras lunares y datos de las misiones Apolo, combinarlos con información devuelta por misiones lunares posteriores, llegar a conclusiones y formular nuevas preguntas. Saben a qué apuntar durante las próximas misiones de Artemis para ayudar a resolver algunos de los misterios pendientes.

Todas las misiones Apolo aterrizaron cerca del ecuador de la Luna y las muestras traídas provienen en su mayoría de regiones volcánicas. Los científicos lunares esperan obtener nuevas muestras de diferentes lugares, como el lado opuesto de la Luna y áreas más cercanas a los polos, para poder examinar la composición de la Luna en regiones que habrían evolucionado de diferentes maneras y descubrir más evidencia de cómo la Luna formado. Esperan profundizar en la superficie lunar y adquirir muestras de núcleo que expongan capas adicionales de la historia geológica de la Luna, un registro escrito en roca y mayormente oculto para nosotros por ahora.

Estos nuevos descubrimientos ayudarán a reducir los muchos factores desconocidos en los modelos de formación de la Luna. Si la nueva evidencia muestra, para elegir solo un ejemplo, que se perdió una gran cantidad de azufre durante un período de actividad volcánica, entonces no es necesario tener en cuenta esa pérdida de azufre durante las primeras etapas de la formación de la Luna. Como un juego de Clue, descifrar los misterios de la formación de la Luna será un proceso de eliminación, descartando eventos particulares que sucedan durante ciertos períodos de tiempo y reduciendo las posibilidades hasta que queden pocas.

Pero los científicos también están alerta ante la posibilidad de nuevos descubrimientos, hallazgos que pintan un panorama diferente. Las mayores pistas sobre el pasado de la Luna aún pueden estar dispersas alrededor y debajo de la superficie lunar, esperando ser descubiertas.

Escritora: Tracy VogelAsesores científicos: Prabal Saxena, Sarah Valencia y Bill Bottke