9.4: El Origen de la Luna

Objetivos de aprendizaje

Al final de esta sección, podrás:

• Describir las tres hipótesis tempranas principales de la formación de la Luna
• Resumir el concepto actual de “impacto gigante” de cómo se formó la Luna

Es característico de la ciencia moderna preguntarse cómo se originaron las cosas. Sin embargo, comprender el origen de la Luna ha demostrado ser un desafío para los científicos planetarios. Parte de la dificultad es simplemente que sabemos tanto de la Luna (todo lo contrario de nuestro problema habitual en astronomía). Como veremos, un problema clave es que la Luna es a la vez tentadoramente similar a la Tierra y frustrantemente diferente.

Ideas para el Origen de la Luna

La mayoría de las hipótesis anteriores para el origen de la Luna siguieron una de tres ideas generales:

1. La teoría de la fisión: la Luna alguna vez fue parte de la Tierra, pero de alguna manera se separó de ella al principio de su historia.
2. La teoría hermana: la Luna se formó junto con (pero independiente de) la Tierra, ya que creemos que se formaron muchas lunas de los planetas exteriores.
3. La teoría de la captura: la Luna se formó en otra parte del sistema solar y fue capturada por la Tierra.

Desafortunadamente, parece haber problemas fundamentales con cada una de estas ideas. Quizás la hipótesis más fácil de rechazar es la teoría de captura. Su principal inconveniente es que nadie sabe de ninguna manera que la Tierra primitiva pudiera haber capturado una luna tan grande de otra parte. Un cuerpo que se acerca a otro no puede entrar en órbita a su alrededor sin una pérdida sustancial de energía; esta es la razón por la que las naves espaciales destinadas a orbitar otros planetas están equipadas con cohetes retro-cohetes. Además, si tal captura tuviera lugar, el objeto capturado entraría en una órbita muy excéntrica en lugar de la órbita casi circular que hoy ocupa nuestra Luna. Por último, hay demasiadas similitudes compositivas entre la Tierra y la Luna, particularmente una fracción idéntica de los principales isótopos ¹ de oxígeno, para justificar la búsqueda de un origen completamente independiente.

La hipótesis de la fisión, que establece que la Luna se separó de la Tierra, se sugirió a finales del siglo XIX. Los cálculos modernos han demostrado que este tipo de fisión o división espontánea es imposible. Además, es difícil entender cómo una Luna hecha de material terrestre de esta manera podría haber desarrollado las muchas diferencias químicas distintivas que ahora se sabe que caracterizan a nuestro vecino.

Por lo tanto, los científicos se quedaron con la hipótesis hermana —que la Luna se formó junto a la Tierra— o con alguna modificación de la hipótesis de fisión que puede encontrar una manera más aceptable para que el material lunar se haya separado de la Tierra. Pero cuanto más aprendimos sobre nuestra Luna, menos estas viejas ideas parecen encajar en la factura.

La hipótesis del impacto gigante

En un esfuerzo por resolver estas aparentes contradicciones, los científicos desarrollaron una cuarta hipótesis para el origen de la Luna, una que involucra un impacto gigante temprano en la historia de la Tierra. Cada vez hay más pruebas de que grandes trozos de material —objetos de masa esencialmente planetaria— estaban orbitando en el sistema solar interno en el momento en que se formaron los planetas terrestres. La hipótesis de impacto gigante prevé que la Tierra sea golpeada oblicuamente por un objeto de aproximadamente una décima parte de la masa terrestre, una “bala” aproximadamente del tamaño de Marte. Este es casi el mayor impacto que la Tierra podría experimentar sin ser destrozada.

Tal impacto interrumpiría gran parte de la Tierra y expulsaría una gran cantidad de material al espacio, liberando casi la energía suficiente para separar al planeta. Las simulaciones por computadora indican que el material que totaliza varios por ciento de la masa de la Tierra podría ser expulsado en tal impacto. La mayor parte de este material sería de los mantos pedregosos de la Tierra y del cuerpo impactante, no de sus núcleos metálicos. Este vapor de roca expulsado luego se enfrió y formó un anillo de material orbitando la Tierra. Fue este anillo el que finalmente se condensó en la Luna.

Si bien no tenemos ninguna forma actual de demostrar que la hipótesis de impacto gigante es el modelo correcto del origen de la Luna, sí ofrece soluciones potenciales a la mayoría de los principales problemas planteados por la química de la Luna. En primer lugar, dado que la materia prima de la Luna se deriva de los mantos de la Tierra y del proyectil, la ausencia de metales se entiende fácilmente. Segundo, la mayoría de los elementos volátiles se habrían perdido durante la fase de alta temperatura tras el impacto, explicando la falta de estos materiales en la Luna. Sin embargo, al hacer la Luna principalmente de material del manto terrestre, también es posible comprender similitudes como abundancias idénticas de varios isótopos de oxígeno.

Resumen

Las tres hipótesis estándar para el origen de la Luna fueron la hipótesis de fisión, la hipótesis hermana y la hipótesis de captura. Todos tienen problemas, y han sido suplantados por la hipótesis de impacto gigante, que atribuye el origen de la Luna al impacto de un proyectil del tamaño de Marte con la Tierra hace 4.5 mil millones de años. Los escombros del impacto hicieron un anillo alrededor de la Tierra que se condensó y formó la Luna.

Notas al pie

¹ Recuerde del capítulo Radiación y Espectros que el término isótopo significa una “versión” diferente de un elemento. Específicamente, diferentes isótopos del mismo elemento tienen igual número de protones pero diferentes números de neutrones (como en carbono-12 versus carbono-14).