La historia estándar sobre el origen de la Luna enfrenta otro desafío

Un nuevo artículo cuestiona la hipótesis, ampliamente aceptada, de que la Luna es el producto del material que se desprendió cuando un objeto conocido como Theia chocó contra la proto-Tierra. La hipótesis de Theia, que en su día fue solo una explicación entre muchas de por qué la Tierra tiene la suerte de tener una compañera relativamente grande, es ahora tan dominante que muchos científicos planetarios la dan por sentada. Sin embargo, las comparaciones de la composición de los dos cuerpos ponen esto en duda y sugieren que la Luna puede tener la misma edad que la Tierra, en lugar de unos cientos de millones de años más joven.

A medida que empezamos a aprender sobre el Sistema Solar, la relación Tierra-Luna se hizo evidente y, por lo tanto, necesitábamos una explicación. El planeta más similar a la Tierra no tiene luna alguna (aparte de Zoozve), y las diminutas lunas marcianas no se pueden comparar. Hay lunas más grandes en el sistema solar exterior, pero estas orbitan planetas mucho más grandes que la Tierra, por lo que sus satélites son insignificantes en comparación. Tener un compañero tan cercano en tamaño a la Tierra es excepcional, en particular si no se cuenta a Plutón como planeta.

La pregunta se considera importante porque hay argumentos sólidos para afirmar que, sin un satélite tan grande como el nuestro, la Tierra sería inhabitable, al menos para la vida compleja en tierra. Si sólo los planetas con lunas gigantes pueden producir civilizaciones, sería mejor que supiéramos cómo adquirimos una y cuáles son las probabilidades de que surjan otros planetas.

Si la Luna se formó a causa de un gran impacto, cabría esperar que los isótopos que la componen tuvieran una abundancia similar a la de la corteza terrestre, pero no exactamente igual. Se supone que Theia se formó en una parte diferente del Sistema Solar y, por lo tanto, tenía más de algunos isótopos y menos de otros en comparación con la Tierra. Tanto la Tierra como la Luna habrían heredado parte de este material no terrestre, pero no en proporciones iguales, lo que las dejaría sutilmente diferentes.

Según el profesor Paolo Sossi de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich y otros autores, los dos cuerpos son sospechosamente similares, con la excepción de elementos cuya ausencia en la Luna tiene una mejor explicación. En concreto, las muestras de oxígeno, cromo y titanio tienen las mismas proporciones de isótopos que el manto terrestre.

Una diferencia significativa entre los dos mundos es la cantidad de hierro que parece tener la Luna (7,5 por ciento en peso en comparación con el 33 por ciento). Los científicos planetarios han intentado explicar esta mezcla de similitudes y diferencias en el contexto de la hipótesis de Theia, pero los autores sostienen que cada modelo propuesto se contradice con al menos una de las cosas que hemos medido.

Los autores compararon la abundancia de 70 elementos en las rocas lunares con su presencia en el manto y la corteza terrestres. Encontraron una falta de elementos que se convierten en gas con mayor facilidad que el litio. Esto indica que la Luna se formó a partir del mismo material que la Tierra, argumentan, pero su menor gravedad hizo que ciertos elementos escaparan en gran medida. Aquellos elementos que requieren temperaturas superiores a 1.130 °C (2.060 °F) para vaporizarse quedaron atrás en cantidades generalmente similares.

En este escenario, tanto la Tierra como la Luna vieron cómo algunos elementos se hundían hasta el núcleo, agotando el manto y la corteza. El núcleo de la Luna, de unos 600 kilómetros (360 millas) de diámetro, es mucho más pequeño que el de la Tierra, por lo que esta diferencia explica algunas de las otras variaciones que observamos.

Una forma de explicar la similitud entre la Tierra y la Luna es que Theia pulverizó la Tierra de manera tan completa que todo se mezcló tan bien que ambos cuerpos obtuvieron las mismas proporciones de cada uno. Sin embargo, esto no encaja con nuestra comprensión de lo que sucede cuando un objeto del tamaño de un planeta choca con algo diez veces su tamaño.

La alternativa de Sossi es sugerir que la Luna y la Tierra se formaron de forma independiente, pero a partir de material que se encontraba a la misma distancia del Sol. No está claro cómo habría ocurrido esto, ya que el material de origen tendría que haber sido muy similar. Si la Luna fue un objeto capturado que se formó más cerca o más lejos del Sol, su composición debería ser mucho más diferente.

Por interesante que sea la evidencia presentada, en realidad no explica los factores que llevaron a que la hipótesis de Theia se volviera popular en primer lugar. Estos incluyen la alta velocidad angular del sistema, como sería de esperar si Theia hubiera dado una patada poderosa, y lo cerca que están entre sí los planos de la órbita de la Luna alrededor de la Tierra y la de la Tierra alrededor del Sol. El trabajo tampoco aborda otras evidencias que se interpretan como apoyo a Theia, o anomalías dentro de la corteza terrestre.

De vez en cuando surgen alternativas a la hipótesis de Theia, como la que sostiene que el anillo de material que dio origen a la Luna se originó a partir de múltiples impactos más pequeños. Hasta ahora, ninguna de ellas ha resultado convincente para la gran mayoría de los científicos lunares.

Cuando los humanos establezcan una presencia más duradera en nuestro compañero, una de las primeras cosas que haremos será investigar más profundamente que las misiones Apolo. Esto puede proporcionar respuestas a las cuestiones que plantean Sossi y sus coautores, o confirmar sus sospechas.

El estudio se publicará en el Tratado de Geoquímica y hay una preimpresión disponible en ArXiv.org.