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3. La formación de La Luna

 

El punto de partida (si has cortado la actividad) es ejecutar el archivo bola Activity9 situado en la carpeta local: \Celestia160-ED\Activity_cels\. Si quieres activar los sistemas de la nave bola ejecuta el archivo Sound-A9.celx que está situado en la carpeta \Celestia160-ED\scripts\ y oirás los motores de Celestia. Si no has cortado la actividad no es necesario ejecutar estos archivos sino continuar con el punto siguiente.

  1. El origen de nuestra Luna siempre ha sido un auténtico quebradero de cabeza para los científicos. Pues han intentado dar una explicación de cómo se formó, y han tenido que considerar sus características únicas. En concreto:

    A) La Luna es muy grande. Es aproximadamente ¼ del tamaño de la Tierra. Esto es muy grande para el tamaño que tienen otros satélites.
    B) Sus rocas son idénticas, en minerales, a las que se encuentran cerca de la superficie de la Tierra. Consisten en minerales poco densos, basados en silicatos ligeros. De este tipo de material se compone completamente la Luna, incluido su interior. También hay hierro, más denso, o níquel u otros elementos pesados, encontrados en muy pequeñas cantidades en la Luna.
    C) La luna produjo en el pasado una actividad volcánica extensa; más que cualquier otro satélite rocoso del Sistema Solar, exceptuando Io (satélite de Júpiter). Las rocas de su superficie estuvieron derretidas, y existen enormes flujos de lava solidificados que cubren su superficie. En el pasado, la Luna estuvo CALIENTE y semi-fundida, durante un largo período de tiempo.
    D) No tiene agua o gases atrapados en sus rocas. En contraste, la Tierra está cubierta por agua, y tienen enormes cantidades de agua y gases atrapados en sus rocas interiores.
    E) Su órbita alrededor de la Tierra es casi circular, lo que es inusual para grandes lunas.
    F) Su órbita alrededor de la tierra se está alejando lentamente con el paso del tiempo. Cada año, la órbita de la luna aumenta en cerca de 3'6 cm. La causa es conocida, y tiene que ver con la interacción gravitacional entre los océanos de la Tierra y la Luna. Sin embargo, si la luna se está alejando de la Tierra cada año, es obvio que en el pasado debió haber estado más cerca. Sabemos que la Tierra es muy antigua (unos 4.500 millones de años), lo que es una gran cantidad de tiempo para retroceder. Sin embargo, los cálculos revelan que hace unos 4.000 millones años, la luna habría estado moviéndose en una órbita de sólo unos 20.000 kilómetros de la superficie de la Tierra. Eso es lo bastante cercano para casi tocarse. ¿Cómo pudo comenzar esa órbita tan cercana a la Tierra?

  2. Así pues, se han propuesto cuatro principales teorías para explicar el origen de la Luna. Cada una de ellas ha tenido seguidores y críticos. Hoy, tres de esas cuatro teorías han sido desechadas como no posibles, inverosímiles, o incapaces de explicar los hechos enunciados. Presentamos las 4 teorías a continuación:
 
  3.1. Teoría de la Captura  
 
  • Según esta teoría, el comienzo de nuestra Tierra se inicia a partir de la nebulosa inicial, y apareció en solitario en el espacio. Por otra parte, la Luna también se formó a partir de la nebulosa, si bien en un lugar diferente, y se movía a través del espacio en otra órbita alrededor del Sol. En otras palabras, la Luna , en su origen, también era un planeta de nuestro Sistema Solar. Un día, la Luna, avanzando en su órbita, se acercó lo suficientemente cerca de la Tierra, y su órbita pasó a ser "capturada" por la gravedad de la Tierra. Desde ese momento en adelante, la Luna se convirtió en un satélite de la Tierra, en lugar de un satélite del Sol.

    A) Esta teoría es posible. De hecho, los satélites capturados son bastante comunes en nuestro Sistema Solar. En concreto, gran parte de los satélites en órbita en los otros planetas lo están porque se acercaron demasiado al mismo, y fueron capturados por su gravedad. Por ejemplo, las dos lunas de Marte, la mayor parte de las de los gigantes gaseosos Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, y el gran compañero de Plutón, Caronte, son lunas capturadas.
    B) En lo que respecta a nuestra Luna, sin embargo, el problema es que la teoría no explica su composición química. La Luna es idéntica en su composición mineral a nuestro planeta, pero sin embargo carece de un núcleo de hierro. Si se hubiese formado a partir de la misma Nebulosa original, como un planeta con su propia órbita, y teniendo en cuenta su cercanía a la Tierra, deberían tener exactamente la misma composición mineral; y además, la propia física de la formación planetaria debería haber dado lugar a un denso núcleo de hierro, al igual que la Tierra.
    C) Por otra parte, si la Luna hubiese sido capturada por la gravedad, cuando se acercó a la Tierra, su órbita no sería apenas circular. Suponiendo que se estuviese moviendo en una órbita propia alrededor del Sol, un importante cambio en su órbita se traduciría en una órbita fuertemente elíptica en torno a la Tierra, no en una casi circular. Las leyes de la física hacen que los satélites capturados muestren órbitas muy alargadas.
    D) Finalmente, la teoría tampoco explica el vulcanismo en la Luna, o su carencia en agua y gases. Deberían existir gran cantidad de ambos, al igual que en la Tierra.

 
  3.2. Teoría de Fisión/Hermanamiento  
 
  • Según esta teoría, la Tierra y la Luna fueron una vez el mismo objeto, un planeta más grande que seguiría la órbita de la actual Tierra. En un distante pasado de hace más de 4 mil millones de años, este gran planeta giraría sobre su eje muchísimo más rápido que hoy (un día duraría sólo entre 7 y 8 horas). Esta teoría nos sugiere que el planeta, debido a la gran velocidad de rotación, formaría una protuberancia, una burbuja de material de la corteza que se fue haciendo cada vez más grande, en cierto sentido como un acné que se desarrolla sobre la piel. En un cierto momento, la burbuja se separó por la fuerza centrífuga y fue arrojada afuera, en una órbita alrededor de la Tierra. La burbuja se convirtió en la Luna.

    A) Esta teoría explica adecuadamente por qué la Luna tiene la misma composición química que la Tierra (pues proviene de nuestro planeta). También explica por qué la Luna es caliente y volcánica (la burbuja estaba caliente), y la razón por la que no tiene núcleo de hierro (la burbuja se forma en la superficie de la Tierra y no incluía la materia densa del núcleo de hierro). También explica por qué la Luna no tiene agua ni gases (pues era demasiado caliente y estos materiales se evaporaron en el espacio).
    B) Por desgracia, no es físicamente posible tener una enorme burbuja de ¼ del tamaño de la Tierra, que se rompa y sea arrojada de la Tierra al espacio por la fuerza centrífuga. La gravedad es la fuerza que da forma a los planetas y fuerza a que la materia se una. La gravedad de la Tierra es más fuerte en su superficie de lo que lo es a una altura mayor. Por ello, la acción de la gravedad simplemente no permitiría que una gran burbuja de este tamaño se separase de la Tierra y fuese arrojada a unos miles de kilómetros en una órbita perfectamente circular.

 
  3.3. Teoría de la Co-Formación  
 
  • De acuerdo a esta teoría, la Tierra y la Luna se formaron juntas, cerca una de la otra, a partir de la misma nebulosa inicial, con la Luna en órbita alrededor de la Tierra por adopción, en lugar de alrededor del Sol. Según esta teoría, la Tierra siempre habría tenido una luna. En la vista que hemos contemplado antes, una joven y caliente Luna estaría también en órbita alrededor de la Tierra.

    A) La teoría puede explicar de manera adecuada por qué los minerales de las superficies de la Tierra y de la Luna son idénticos (se formaron a partir de la misma nebulosa). Sin embargo, la teoría falla en cuanto a lo demás. Si se formaron juntos a partir de la misma materia, la Luna también debería tener un denso núcleo de hierro, gases y agua. Y no los tiene.
    B) Y lo que es más importante, las leyes de la física también está en contra. Dos grandes cuerpos no podrían formarse a partir de una nebulosa difusa, con nubes bajo la influencia de la gravedad tan cerca el uno del otro. La acción de la gravedad, simplemente, atraería todo el material en una concentración mayor que se convertiría en una Tierra mayor.

 
  3.4. Teoría del Gran Impacto  
 
  • Según esta teoría, la Tierra se formó a partir de la nebulosa unos 4'5 millones de años atrás, y estaría sola en el espacio, orbitando al Sol en su ubicación actual, de la manera en que la hemos visto anteriormente. Un cierto día, alrededor de 4'45 millones de años atrás, otro planeta en nuestro sistema solar colisionó con la Tierra (se cruzaron las órbitas). Esta colisión fue tan catastrófica que el otro planeta fue destruido, deshecho en pedazos, y la Tierra también fue parcialmente destruida. Una mezcla caliente y fundida de escombros fue lanzada al espacio en un anillo circular de material en órbita en torno a lo que quedaba de la Tierra, circulando durante años. Con el tiempo, la gravedad obligó a recombinar estos escombros en el espacio para formar nuestra Luna. Esta teoría es, al día de hoy, la única que puede explicar todas las características singulares de Luna. En concreto:

    A) El tamaño de la Luna se puede explicar si un gran planeta colisionó con la Tierra y una enorme cantidad de escombros se formó en su órbita, que se transformaron en la Luna. El tamaño de la Luna depende sólo de la cantidad de material que se acumuló en el anillo de desechos, de su velocidad en órbita y de las leyes de la gravedad.
    B) El impacto del material lanzado al espacio por la colisión, provendría en parte del otro planeta, y en gran parte de la superficie de la Tierra, que es rica en minerales basados en sílice. Con el tiempo, la mayoría de los minerales más ligeros se reunirían por la gravedad para formar la Luna. Esto explicaría por qué la luna está compuesta en su mayoría por minerales ligeros y no tiene un núcleo de hierro.
    C) Un anillo de escombros formado alrededor de la Tierra podría explicar bien por qué la órbita de la Luna es casi circular. El anillo que se formaría sería de órbita circular. Asimismo, explica por qué y cómo la Luna podría haber comenzado su vida tan cerca de la Tierra. El anillo de material en órbita se encontraría muy cercano a la Tierra y las leyes de la física podrían permitir la formación de la Luna en estas condiciones.
    D) La teoría también explica por qué la Luna parece haber sido muy caliente en el pasado. Se formó a partir de desechos fundidos de una gigantesca colisión entre dos mundos, un impacto que fundiría las rocas y las arrojaría hasta su órbita. La gravedad fue reuniendo poco a poco todos esos desechos provocando numerosas colisiones; la fricción provocada por estos impactos tendría también, como resultado, un amplio vulcanismo en la Luna en sus primeras etapas. También la gravedad de la Tierra afectaría al calor de la Luna y a que alcanzase altas temperaturas (véase la discusión más adelante).
    E) Finalmente, la teoría también explica por qué la Luna no tiene agua o gases. El calor de la colisión y la formación posterior habría sido más que suficiente para evaporar y eliminar los gases arrojados al espacio a gran velocidad. Se escaparían fácilmente al espacio exterior. El anillo de los restos sería pobre en gas y agua. Así, la Luna que se formaría a partir de este anillo, también sería pobre en gas y agua.

  • Dada la gran cantidad de fenómenos observados que explica, podemos concluir que la Teoría del Gran Impacto es probablemente cierta. Si ha sido así, nuestro planeta y la Luna han tenido un pasado bastante dramático y violento. A través de la magia de Celestia, vamos a viajar a ese tiempo y lugar, y veremos, de nuevo, la formación de nuestra Luna. Será un asombroso e impresionante viaje.