¿Dónde se origina la Luna? El Misterio de su Formación
Haber pisado la Luna sigue siendo uno de los mayores acontecimientos de la historia de la humanidad. Estamos muy acostumbrados a mirar hacia el cielo nocturno y ver a nuestro satélite, la Luna, que nos acompaña como un místico y lejano faro de luz. Por ello, es posible que muchas veces se nos olvide que este objeto astronómico es único e imprescindible para la Tierra. Te invitamos a conocerlo mejor, con todas sus características y algunas de las curiosidades que esconde a plena vista desde hace algo más de 4.500 millones de años.
La Luna es tan singular como lo son casi todos los objetos del sistema solar, pero para nosotros, modestos observadores terrestres, lo es aún más. Por lo pronto, es el mayor satélite de la cohorte solar respecto a su planeta. Para castigo de astrónomos, porque cuando señorea la noche no deja escudriñar casi nada más, es el cuerpo más brillante. Y eso que no tiene luz propia, sino que simplemente refleja la del Sol. Tiene el mismo tamaño angular que este, lo que provoca eclipses totales, fenómenos de poco provecho y mucha lindeza.
Nos muestra sólo una cara, aunque los giros del planeta y su satélite junto a la ligera excentricidad de las órbitas nos permiten observar el 59% de la Luna y no sólo la mitad que exhibe en un instante determinado. Esta sincronía de giro en torno a sí misma y alrededor nuestro la provocó la Tierra al generar mareas en la Luna primitiva cuando aún estaba en estado pastoso y ardiente. Las que origina ella en los océanos de la Tierra hacen que se separe de nosotros a razón de casi cuatro metros por siglo y que su giro se refrene. Dentro de muchísimos siglos, la Tierra y la Luna quedarán encaradas mostrándose la misma faz una a la otra.
Sin embargo, el mayor milagro de la Luna fue su formación.
Teorías sobre el origen de la Luna
El origen de nuestro satélite sigue siendo a día de hoy un misterio. Desde que en 1969 la misión Apolo XI pusiera al hombre en la Luna, los científicos han intentado buscar una explicación a su nacimiento. Hasta ahora, la teoría admitida entre la comunidad científica es la de que surgió tras un 'gran impacto' entre la Tierra y otro planeta.
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La Teoría del Impacto Gigante
Esta hipótesis sugiere la la creación de la Luna fue a partir de un único choque entre la protoTierra (nombre que se le da a la etapa primaria de la Tierra) y otro planeta, lo que generó tal energía que propició la evaporación de una parte de la protoTierra y la totalidad del impactador. Como resultado, la estela de sedimentos del impacto creo una órbita con forma de cinturón alrededor de nuestro planeta. La unión de sedimentos que creo la Luna se produjo gracias a las fuerzas gravitatorias.
La Teoría de los Múltiples Impactos
Pero según un reciente estudio publicado por la revista Geoscience Nature, la protoTierra podría haber sufrido no una, sino varias colisiones. Raluca Rufu, astrofísica del Instituto Científico Weizmann de Israel, ha reabierto el debate del origen lunar gracias a una simulación matemática, concluyendo que nuestro satélite fue formado por numerosos choques . El estudio refleja que "al menos 20 impactos" tuvieron lugar en la Tierra primaria y, por ende, debieron conformar la Luna tal y como la conocemos hasta ahora.
"El escenario de varios choques es una forma de explicar el origen del satélite de forma más natural. En los inicios del Sistema Solar, los impactos fueron muy abundantes, por lo tanto es más evidente que varios planetas chocaran con nuestra joven Tierra e hicieran la Luna, en lugar de un sólo impacto", explica a EL MUNDO la astrofísica israelí. Esta hipótesis ya fue propuesta por el investigador australiano Alfred E. Ringwood en 1989, aunque nunca llegó a realizar un análisis numérico exhaustivo del origen.
Las pruebas determinaron que las colisiones fueron desde varios ángulos y que los planetas tenían un tamaño medio como el de Marte. Posteriormente, los sedimentos de los impactos crearon un cinturon orbital alrededor de nuestro planeta. Y, finalmente, durante un proceso que duró millones de años, los restos de este cintaron fueron depositandose poco a poco hasta fusionarse entre sí y conformar la Luna actual.
Para Jesús Marínez-Frías, jefe del Grupo de Investigación del CSIC de Meteoritos y Geociencias Planetarias en el Instituto de Geociencias IGEO (CSIC-UCM), "es un artículo interesante desde el punto de vista de la simulación numérica". Y añade que la única diferencia entre la investigación de Raluca y la mantenida por la mayor parte de los científicos es "la novedosa manera de estudiar cómo fueron estos impactos, la cuantía de estos, los puntos de colisión y sus trayectorias".
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Por otra parte, el estudio incide en que los materiales del satélite recogidos por las misiones Apolo son de carácter similar a los de nuestro planeta. "Los científicos demostraron que el componente lunar es muy similar al de la Tierra. Con el escenario del impacto gigante, la Luna final habría contenido en gran parte material del otro planeta (el impactador). Sin embargo, en las pruebas llevadas a cabo, con la teoría de multi-impactos se demuestra que sí se pudieron extraer una gran cantidad de material terrestre y sedimentarse en la Luna", relata Raluca Rufu.
Esta teoría que divulga la revista británica Geoscience Nature podría añadir una solución y acercar a la comunidad científica a descifrar el rompecabezas sobre el origen de la Luna. El proceso habría tenido lugar hace alrededor de 4.400 millones de años
La Luna y el Origen del Agua en la Tierra
Una investigación realizada por un grupo de expertos de la Universidad de Münster (Alemania) y publicada en la revista científica Nature Astronomy ha podido comprobar, por primera vez, que el agua llegó a la Tierra con la formación de la Luna alrededor de 4.400 millones de años. Este proceso permitió que el astro proporcionase la cantidad de agua necesaria para desarrollar y crear la vida en su interior de manera óptima.
La Luna, por su parte, se originó después de que un cuerpo denominado Theia impactase sobre la Tierra. Esta materia que, hasta el momento, consideraban que se había creado en las proximidades de la Tierra ahora el grupo de divulgadores de Münster coincide en que la causa podría surgir del sistema solar exterior y que dotó de grandes cantidades de agua al planeta.
Lo sorprendente de este proceso según los científicos es el origen seco primario que poseía la Tierra y el abastecimiento que tuvo de agua gracias al origen de la Luna hace aproximadamente unos 4.400 millones de años.
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Esta repartición de materias surgió cuando el sistema solar se estructuró en dos grandes grupos: sustancias secas o húmedas, donde los meteoritos llamados "carbonosos" son relativamente ricos en agua y provienen del sistema solar exterior, mientras que los meteoritos 'no carbonosos' más secos provienen del sistema solar interior. Si bien los estudios anteriores han demostrado que los materiales carbonosos probablemente fueron los responsables de entregar el agua a la Tierra, se desconocía cuándo y cómo este material carbonoso, y por lo tanto el agua, llegó a la Tierra.
El autor principal del estudio ha indicado que para responder a este proceso debemos detenernos en analizar los isótopos de molibdeno, una clasificación que permite diferenciar materia carbonosa de la que no es, según ha manifestado el Dr. Gerrit Budde del Instituto de Planetología en Münster y responsable del análisis.
De esta manera, la mayor parte del molibdeno generado en el manto de la Tierra fue suministrada por el protoplaneta Theia, cuya colisión con la Tierra hace 4.400 millones de años llevó a la formación de la Luna. Sin embargo, dado que una gran parte de la sustancia en el manto de la Tierra se origina en el sistema solar exterior, esto indica que Theia también se originó en el sistema solar exterior. Los científicos concluyeron en que la colisión aportó determinado material carbonoso suficiente para originar la cantidad global de agua en la Tierra.
"Nuestro enfoque es único porque, por primera vez, nos permite asociar el origen del agua en la tierra con la formación de la luna.
Características de la Luna
Desde el inicio de los tiempos, la Luna ha cautivado al ser humano. Ya sea por su cercanía a la Tierra o por su cambiante apariencia, la existencia de este astro ha impulsado a la ciencia a mirar más allá de las fronteras de nuestro planeta y explorar los misterios del universo. Aquí recorremos algunos de los datos más importantes y característicos del satélite natural de nuestro planeta:
- ¿Cómo se conformó el paisaje lunar? Sin atmósfera que la proteja, la Luna está expuesta a todo tipo de impactos. Multitud de meteoritos han chocado contra su superficie a lo largo del tiempo. Por ello, miles de cráteres, planicies, mares y montañas conforman su orografía.
- ¿Cómo es la superficie de la Luna? El suelo selenita está recubierto de un sedimento fino generado por los impactos de los meteoritos. Ese polvo acumulado en capas que oscilan entre los 2 y los 20 metros de grosor se denomina regolito lunar y alberga también partículas procedentes de los vientos solares.
- ¿De qué color es? Desde la Tierra podemos ver la Luna de color blanco, amarillo o rojizo por interferencias con nuestra atmósfera. Sin embargo, la superficie del satélite es gris o marrón, según sus componentes.
- ¿Cuántos cráteres tiene? En la Luna hay un total de 1.600 cráteres registrados. Los principales son los llamados Tycho, Copérnico, Aristarco, Grimaldi… Sus nombres provienen de científicos, artistas, exploradores, eruditos e incluso cosmonautas rusos y astronautas estadounidenses. En 2017, la Unión Astronómica Internacional aprobó la denominación de dos nuevos cráteres, el cráter Guest y el cráter Wargo. Así, la lista completa va evolucionando y completándose con el tiempo a medida que se descubren y nombran nuevos cráteres.
- ¿Cómo es la gravedad en la Luna? La gravedad de un cuerpo depende de su masa. La Tierra tiene 81,3 veces la masa lunar, por lo tanto su gravedad es muy superior. En la Luna, la gravedad es de 1,62 m/s, que sería la velocidad a la que un objeto en caída libre se precipitaría contra su superficie. En la Tierra, lo haría a 9,8 m/s. Eso significa que la fuerza de la gravedad en la superficie lunar es 0,17 veces de la Tierra, lo que hace que allí pesemos 6 veces menos.
- ¿Por qué no hay atmósfera? La baja gravedad de la Luna impide que haya atmósfera, ya que no hay suficiente gravedad para retener las partículas de gas en su superficie. Sin esta fuerza para retener el gas, no es posible que se cree una atmósfera. De todos modos, el satélite sí cuenta con una exosfera formada por una capa muy delgada de gases en la superficie que, a diferencia de los gases que conforman las atmósferas, están tan dispersos que casi nunca chocan entre ellos.
- ¿Cuál es el punto más elevado de la Luna? El punto más elevado de la superficie lunar es incluso más alto que el Everest, la montaña más alta de la superficie de la Tierra. La cumbre Selenean mide 10.786 metros y se encuentra en la cara oculta de la Luna, próxima al ecuador del satélite. Esta localización fue descubierta por un equipo del LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter, una sonda espacial estadounidense dedicada a la exploración de la Luna) dirigido por el profesor Mark S. Robinson en 2010.
- ¿Qué temperaturas hay? En la Luna, la temperatura máxima es de 127 ºC, en el ecuador y cuando da el Sol. Sin embargo, dentro de los cráteres, en los polos bajos, la temperatura lunar puede llegar a descender hasta los -173 ºC.
- ¿A qué distancia estamos? La distancia media que separa la Luna de la Tierra es de 384,400 km.
- ¿De qué tamaño es? El diámetro de la Luna es de 3.476 km, exactamente la distancia que hay entre Madrid y Moscú. Es un cuarto del diámetro de la Tierra, que mide un total de 12.742 km. Pese a ser pequeña en comparación a la Tierra, la Luna es el quinto satélite más grande del sistema solar y el satélite más grande respecto a su planeta.
- ¿De qué está hecha? La Luna alberga un pequeño núcleo interno de hierro, un manto formado por densas rocas de hierro y magnesio, y una corteza de 70km de espesor cuya superficie está formada por silicatos, óxidos de aluminio (un 14% en los mares oscuros y un 24% en las tierras claras) y también óxido de calcio y de hierro. El elemento más abundante es el oxígeno (un 43%), seguido del silicio (20%), magnesio (19%), hierro, aluminio, trazas de cromo, titanio y magnesio.
- ¿Qué vemos desde la Tierra? Desde nuestro planeta únicamente podemos contemplar la cara visible de la Luna, el hemisferio del satélite que está permanentemente orientado hacia la Tierra, caracterizado por sus oscuros mares lunares de origen volcánico, montañas antiguas y atroblemas (cráteres causados por el impacto de meteoritos).
La Exosfera Lunar
En la Luna no hay atmósfera, al menos no en el sentido que la entendemos en la Tierra. Tampoco hay un campo magnético que proteja su superficie de la radiación cósmica y solar que impacta sobre ella. Por tanto, se podría decir que la Luna está “desnuda” y expuesta al vacío del espacio. Sin embargo, nuestro satélite favorito tiene algo muy parecido a la atmósfera nuestra, una especie de manto de gases que hasta ahora había sido un enigma para la ciencia. Piedras del espacio exterior. Esa atmósfera fina y tenue que se sabía que había sobre la Luna es la llamada exosfera.
Tal y como ha explicado en un comunicado Nicole Nie, geoquímica del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), “hemos dado una respuesta definitiva: la vaporización por impacto de meteoritos es el proceso dominante que crea la atmósfera lunar. El problema de la “atmósfera” lunar. Básicamente, su estudio encontraba siempre el mismo muro: era demasiado difusa.
Para llegar a la conclusión de los micrometeoritos realizaron un nuevo análisis. Se enfocaron cuidadosamente en los datos de un orbitador lunar llamado Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE), que funcionó durante siete meses entre 2013 y 2014. "Basándose en los datos de LADEE, parecía que ambos procesos desempeñan un papel", cuenta Nie. Además, el análisis también mostró que cuando la Luna está protegida del Sol, como durante un eclipse, también hay cambios en los átomos de la atmósfera, “lo que significa que el Sol también tiene un impacto.
Cuando las partículas solares o los micrometeoritos chocan contra la superficie lunar, el rubidio y el potasio que se encuentran allí se vaporizan. Sin embargo, al ser elementos más pesados, caen de nuevo a la superficie lunar con bastante rapidez.
Según Nie, tras el estudio se puede cuantificar el papel de ambos procesos, “para decir que la contribución relativa de la vaporización por impacto frente a la pulverización iónica es de aproximadamente 70:30 o mayor". El resultado, además de descifrar uno de los grandes enigmas de la Luna, tiene implicaciones más allá.
Theia y el Sistema Solar Exterior
La Luna se formó cuando la Tierra fue golpeada por un cuerpo del tamaño de Marte, también llamado Theia. Los investigadores de Münster ahora pueden demostrar que Theia proviene del sistema solar exterior y que entregó grandes cantidades de agua a la Tierra. La Tierra se formó en el sistema solar interior "seco", por lo que es algo sorprendente que haya agua en la Tierra.
De estudios anteriores, sabemos que el sistema solar se estructuró de tal manera que los materiales "secos" se separaron de los materiales "húmedos": los meteoritos llamados "carbonosos", que son relativamente ricos en agua, provienen del sistema solar exterior , mientras que los meteoritos 'no carbonosos' más secos provienen del sistema solar interior.
"Hemos utilizado isótopos de molibdeno para responder a esta pregunta. Las mediciones realizadas por los investigadores de Münster muestran que la composición isotópica del molibdeno de la Tierra se encuentra entre las de los meteoritos carbonosos y no carbonosos, lo que demuestra que parte del molibdeno de la Tierra se originó en el sistema solar exterior.
"El molibdeno, al que se puede acceder hoy en día en el manto de la Tierra, se origina en las últimas etapas de la formación de la Tierra, mientras que el molibdeno de las fases anteriores está completamente en el núcleo", explica Christoph Burkhardt, segundo autor del estudio.
Pero los científicos van un paso más allá. Muestran que la mayor parte del molibdeno en el manto de la Tierra fue suministrada por el protoplaneta Theia, cuya colisión con la Tierra hace 4.400 millones de años llevó a la formación de la Luna. Sin embargo, dado que una gran parte del molibdeno en el manto de la Tierra se origina en el sistema solar exterior, esto significa que Theia también se originó en el sistema solar exterior.
"Nuestro enfoque es único porque, por primera vez, nos permite asociar el origen del agua en la Tierra con la formación de la Luna.
Fases de la Luna
Hay una serie de fenómenos astronómicos, las fases de la Luna, los eclipses y las mareas, que se producen por la conjunción de la Tierra, la Luna y el Sol. Galileo Galilei está considerado como el padre de la astronomía moderna. Fue el primero en dirigir un telescopio hacia la Luna y vio que tenía valles y montañas, por lo que creyó que era muy parecida a la Tierra.
La Tierra y la Luna son cuerpos opacos y fríos, sin luz propia, pero reflejan la luz que reciben del Sol. Cuando el Sol desaparece por el horizonte terrestre en el lado opuesto al que se encuentra la Luna, ésta refleja la luz del Sol. Parte de esa luz llega a la Tierra, desde la que se observa una Luna completamente iluminada (Luna llena).
Cuando la luz del Sol incide sobre la Luna e ilumina la mitad del astro que se encuentra más cerca de él, nosotros vemos a nuestro satélite parcialmente iluminado desde nuestro punto de observación (la Tierra) que es diferente al de la fuente de luz (el Sol). Dependiendo de la posición relativa de la Luna respecto a la Tierra y al Sol observamos diversas etapas de iluminación de la Luna por el Sol, como se ve en la figura y en la animación. Hay cuatro posiciones especiales de la Luna respecto del Sol que como todos sabemos se denominan fases de la Luna.
En el año 1610 Galileo Galilei publicó sus observaciones sobre la Luna y Júpiter en su Sidereus Nuncius. En el otoño de ese mismo año comenzó sus observaciones sobre Venus, descubriendo que este planeta presentaba inequívocamente fases, de la misma manera que lo hacía la Luna, como hemos dicho. Las fases de Venus serían completamente diferentes si Venus gira en torno al Sol (como en el modelo copernicano) que si lo hace en torno a la Tierra (como en el modelo de Ptolomeo). La Tierra, vista desde la Luna, también presenta fases.
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