/ lunes 12 de diciembre de 2022

El pronto y violento nacimiento de la Luna

¿La Luna nació en millones de años o en pocas horas? La respuesta le sorprenderá

Hace más de cinco mil millones de años, en una extensa nebulosa comenzó a agruparse el gas, formando una burbuja, la cual fue creciendo y creciendo durante millones de años, hasta que alcanzó un gran tamaño, las presiones al interior ocasionaron reacciones nucleares y la burbuja se encendió. Nació así una estrella, a la que llamamos el Sol.

Pero, alrededor del Sol aún quedaba gas y otros elementos de la nebulosa, lo que se mantenía girando en el mismo sentido de la rotación del Sol. Ese material se fue condensando y 500 millones de años después, nacieron los planetas.

Lee también: Luna de sangre: el espectáculo astronómico de los eclipses totales

En aquel momento, los planetas se encontraban a menor distancia del Sol y eran de menor tamaño. Además, los planetas rocosos: Mercurio, Venus, Tierra y Marte, eran aún esferas de magma, roca fundida. Pasaron millones de años para que la superficie se enfriara y apareciera la corteza.

La Luna sobre el volcán Popocatépetl desde Puebla. | Foto. Oscar Hernández Martínez

En aquella lejana época, se formaron otros cuerpos como asteroides, cometas e incluso planetas pequeños. Estos objetos se estrellaron contra los planetas y pasaron a formar parte de ellos, haciéndolos crecer, en un proceso llamado acreción.

Entre esos objetos, hubo uno del tamaño de Marte, al que llamamos Theia, que se estrelló contra la naciente Tierra y del material expulsado nació la Luna.

El nacimiento del Sistema Solar fue una época violenta, con colisiones por doquier.

La teoría

Esta interesante historia explica muy bien el nacimiento de la Luna. Nos dice que la mayor parte del material expulsado durante la colisión sería de Theia, y ese material habría tardado miles o millones de años alrededor de la Tierra, hasta que formó a la Luna.

El material expulsado de la Tierra para formar la Luna | Gráfico: NASA's Ames Research Center

Sin embargo, esto contradice los estudios de las rocas lunares traídas por las misiones Apollo y las sondas soviéticas, que muestran una similitud entre la Tierra y la Luna, rasgos diferentes al resto de los planetas y asteroides.

Además, la teoría no explica por qué la Luna existe, ya que los modelos matemáticos muestran que la Luna debió de haberse formado a corta distancia de la Tierra, incluso dentro del Límite de Roche. Y así, la Luna se habría estrellado contra nuestro planeta, impidiendo su existencia. Pero eso, obvio, no sucedió. Aquella teoría, tampoco logra establecer la masa de Theia, ni su velocidad o ángulo de choque contra la Tierra.

El Límite de Roche

Este límite es una distancia física entre dos objetos, uno de mayor tamaño que el otro.

El Límite de Roche establece que, a menor distancia del Límite, el objeto menor sería destrozado por la gravedad del objeto mayor y terminaría estrellándose contra él, mientras que arriba del Límite, el objeto quedaría en órbita o escaparía de la gravedad del objeto mayor.

El nacimiento de la Luna | Gráfico: NASA's Ames Research Center

Por ejemplo, el cometa Shoemaker Levy 9 al pasar cerca de Júpiter, fue fragmentado por la gravedad del enorme planeta y terminó estrellándose contra él en 1994. O, los asteroides Fobos y Deimos al pasar cerca de Marte, fueron capturados por la gravedad del planeta rojo y quedaron a su alrededor como sus lunas. Aunque Fobos se está acercando al Límite, dentro de varios millones de años Fobos se fragmentará y se estrellará contra Marte.

Siendo así, los cálculos indicaban que la Luna debió nacer cerca de la Tierra, por debajo del Límite de Roche, y eso habría condenado su existencia. Pero una nueva simulación matemática viene a resolver este problema y resulta ser asombrosa.

El nuevo modelo

Una nueva simulación dirigida por Jacob Kergerreis del Centro Ames de la NASA, publicada en The Astrophysical Journal Letters nos muestra un nuevo escenario para el nacimiento de la Luna y viene a explicar más que otras teorías.

La nueva simulación utilizó un poder de cálculo superior a otras simulaciones, mediante las computadoras de DIRAC (Distribueted Research Utilizing Advanced Computing). El modelo contiene unos 100 millones de partículas, una cantidad de cien a mil veces más que en otros modelos.

En la simulación, cada partícula mide 14 km de diámetro, en donde la Luna está formada por un millón de estas partículas. La Tierra y Theia tendrían núcleos de al menos 30% de su masa. La Tierra tendría un 87.7% de la masa actual y Theia el resto, 13.3%. En varios de los 400 escenarios simulados, Theia habría chocado contra la Tierra en ángulos de 43º a 48º, con una velocidad de colisión de 8.82 km/s a 9.36 km/s.

Los resultados muestran que la Luna se formó con el 1.2% de la masa de la Tierra, arrojada al espacio por la colisión, y no con material de Theia. Lo que es consistente con las rocas lunares.

Además, la Luna se habría formado por debajo del Límite de Roche, pero pronto se habría alejado, permitiendo su existencia.

El nuevo modelo explica lo que otros modelos no lograban, pero, la gran sorpresa, fue el tiempo de formación de la Luna, de tan solo ¡10 horas! Algo que nadie había imaginado.

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La nueva simulación es simple y elegante. Nos muestra la rapidez del nacimiento de la Luna y cómo logró sobrevivir y enfriarse hasta tener la Luna que hoy conocemos. german@astropuebla.org


Hace más de cinco mil millones de años, en una extensa nebulosa comenzó a agruparse el gas, formando una burbuja, la cual fue creciendo y creciendo durante millones de años, hasta que alcanzó un gran tamaño, las presiones al interior ocasionaron reacciones nucleares y la burbuja se encendió. Nació así una estrella, a la que llamamos el Sol.

Pero, alrededor del Sol aún quedaba gas y otros elementos de la nebulosa, lo que se mantenía girando en el mismo sentido de la rotación del Sol. Ese material se fue condensando y 500 millones de años después, nacieron los planetas.

Lee también: Luna de sangre: el espectáculo astronómico de los eclipses totales

En aquel momento, los planetas se encontraban a menor distancia del Sol y eran de menor tamaño. Además, los planetas rocosos: Mercurio, Venus, Tierra y Marte, eran aún esferas de magma, roca fundida. Pasaron millones de años para que la superficie se enfriara y apareciera la corteza.

La Luna sobre el volcán Popocatépetl desde Puebla. | Foto. Oscar Hernández Martínez

En aquella lejana época, se formaron otros cuerpos como asteroides, cometas e incluso planetas pequeños. Estos objetos se estrellaron contra los planetas y pasaron a formar parte de ellos, haciéndolos crecer, en un proceso llamado acreción.

Entre esos objetos, hubo uno del tamaño de Marte, al que llamamos Theia, que se estrelló contra la naciente Tierra y del material expulsado nació la Luna.

El nacimiento del Sistema Solar fue una época violenta, con colisiones por doquier.

La teoría

Esta interesante historia explica muy bien el nacimiento de la Luna. Nos dice que la mayor parte del material expulsado durante la colisión sería de Theia, y ese material habría tardado miles o millones de años alrededor de la Tierra, hasta que formó a la Luna.

El material expulsado de la Tierra para formar la Luna | Gráfico: NASA's Ames Research Center

Sin embargo, esto contradice los estudios de las rocas lunares traídas por las misiones Apollo y las sondas soviéticas, que muestran una similitud entre la Tierra y la Luna, rasgos diferentes al resto de los planetas y asteroides.

Además, la teoría no explica por qué la Luna existe, ya que los modelos matemáticos muestran que la Luna debió de haberse formado a corta distancia de la Tierra, incluso dentro del Límite de Roche. Y así, la Luna se habría estrellado contra nuestro planeta, impidiendo su existencia. Pero eso, obvio, no sucedió. Aquella teoría, tampoco logra establecer la masa de Theia, ni su velocidad o ángulo de choque contra la Tierra.

El Límite de Roche

Este límite es una distancia física entre dos objetos, uno de mayor tamaño que el otro.

El Límite de Roche establece que, a menor distancia del Límite, el objeto menor sería destrozado por la gravedad del objeto mayor y terminaría estrellándose contra él, mientras que arriba del Límite, el objeto quedaría en órbita o escaparía de la gravedad del objeto mayor.

El nacimiento de la Luna | Gráfico: NASA's Ames Research Center

Por ejemplo, el cometa Shoemaker Levy 9 al pasar cerca de Júpiter, fue fragmentado por la gravedad del enorme planeta y terminó estrellándose contra él en 1994. O, los asteroides Fobos y Deimos al pasar cerca de Marte, fueron capturados por la gravedad del planeta rojo y quedaron a su alrededor como sus lunas. Aunque Fobos se está acercando al Límite, dentro de varios millones de años Fobos se fragmentará y se estrellará contra Marte.

Siendo así, los cálculos indicaban que la Luna debió nacer cerca de la Tierra, por debajo del Límite de Roche, y eso habría condenado su existencia. Pero una nueva simulación matemática viene a resolver este problema y resulta ser asombrosa.

El nuevo modelo

Una nueva simulación dirigida por Jacob Kergerreis del Centro Ames de la NASA, publicada en The Astrophysical Journal Letters nos muestra un nuevo escenario para el nacimiento de la Luna y viene a explicar más que otras teorías.

La nueva simulación utilizó un poder de cálculo superior a otras simulaciones, mediante las computadoras de DIRAC (Distribueted Research Utilizing Advanced Computing). El modelo contiene unos 100 millones de partículas, una cantidad de cien a mil veces más que en otros modelos.

En la simulación, cada partícula mide 14 km de diámetro, en donde la Luna está formada por un millón de estas partículas. La Tierra y Theia tendrían núcleos de al menos 30% de su masa. La Tierra tendría un 87.7% de la masa actual y Theia el resto, 13.3%. En varios de los 400 escenarios simulados, Theia habría chocado contra la Tierra en ángulos de 43º a 48º, con una velocidad de colisión de 8.82 km/s a 9.36 km/s.

Los resultados muestran que la Luna se formó con el 1.2% de la masa de la Tierra, arrojada al espacio por la colisión, y no con material de Theia. Lo que es consistente con las rocas lunares.

Además, la Luna se habría formado por debajo del Límite de Roche, pero pronto se habría alejado, permitiendo su existencia.

El nuevo modelo explica lo que otros modelos no lograban, pero, la gran sorpresa, fue el tiempo de formación de la Luna, de tan solo ¡10 horas! Algo que nadie había imaginado.

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