¿Es la Luna un satélite de la Tierra?

El sistema que forma la Tierra y Luna es único en el Sistema Solar, pues un planeta suele tener una masa 10 000 veces mayor que cualquiera de los satélites que lo orbitan y además suele ser mucho más grande. Claro que esto es cierto salvo para la Tierra y la Luna: nuestro “satélite” posee 1/80 parte de la masa de nuestro planeta y un radio el 27% del de la Tierra. No hay nada parecido en nuestra vecindad cósmica salvo que consideremos el caso del sistema Plutón-Caronte, donde este último tiene la mitad del tamaño de Plutón y el 52% de su masa. Es por eso que en nuestro caso no deberíamos hablar de planeta (Tierra) y satélite (Luna), sino de un sistema planetario doble.

El origen catastrófico de la Luna

La Luna se formó hace 4 500 millones de años debido al impacto más colosal sucedido en la historia del Sistema Solar interior. Un objeto del tamaño de Marte –que se ha bautizado con el nombre de Tea o Theia- chocó con una joven Tierra y le arrancó parte de su corteza y el manto, que acabó formando un cinturón alrededor de ella. Fue a partir de estos restos con los que se formó la Luna.

Aunque sea casi increíble, esta hipótesis resuelve muchos de los misterios que han dado verdaderos quebraderos de cabeza a los astrónomos durante décadas. Uno de ellos era explicar por qué la Luna tiene muy poca cantidad de hierro comparada con la Tierra; Es más, en promedio la densidad y la composición de las rocas de la Luna no se parece a la de la Tierra como un todo –algo que debería ser así si nacieron en la misma región del Sistema Solar, sino que se parece más bien a una parte de ella, el manto. Ahora bien, si suponemos que el impacto tuvo lugar poco después de la formación del núcleo terrestre, el impacto arrancó material del manto y fue a partir de esos escombros que se formó la Luna.

Misterios explicados

Otro misterio es que la Tierra es rica en agua y otras sustancias volátiles, pero no así la Luna. Si se hubiera formado de la misma nube que nuestro planeta, su composición sería similar incluso en compuestos volátiles. Solo la hipótesis de un impacto puede explicar esta anomalía: el agua y otros compuestos volátiles escaparon de los restos sólidos donde estaban encerrados al espacio.

Por otro lado, las rocas lunares han revelado que poseen la misma composición isotópica del oxígeno que la Tierra (esto es, los diferentes isótopos -o tipos- del oxígeno existen en las mismas proporciones relativas en ambos cuerpos). Mientras, las rocas de otras partes del Sistema Solar (como las rocas marcianas recuperadas en la Antártida y los meteoritos) tienen diferentes composiciones isotópicas del oxígeno. Este hecho hizo que se eliminara otra de las hipótesis sobre el origen de la Luna: que se formó en alguna otra parte del Sistema Solar y fue capturada posteriormente por la gravedad terrestre. Es más, el dato del oxígeno sugiere que la Tierra y Theia tenían la misma una composición isotópica similar lo que apunta, además, Theia se formó a la misma distancia del Sol que nuestro planeta: nos golpeó un vecino cercano.

Formación de la corteza montañosa: hace 4 400 millones de años

La aparición de la Luna a partir de la nube de restos que orbitaba la Tierra significó que caía una gran cantidad de trozos de la Tierra sobre la incipiente Luna. La energía liberada en los impactos calentó la superficie de tal modo que la mantuvo fundida, formando un océano global de magma. En él, cristales minerales de baja densidad flotaban en el magma como un trozo de hielo en el agua. Con el paso del tiempo el océano de magma se enfrió y solidificó, formando una corteza de baja densidad que poco a poco fue creciendo en grosor. Esto explica por qué las montañas y tierras altas más antiguas de la Luna están compuestas mayoritariamente por rocas formadas a partir de cristales de un silicato cristalino de baja densidad llamado feldespato. Rocas formadas a partir de fedespato ricas en calcio llamadas anortositas -que los astronautas trajeron en grandes cantidades- parecen formar las áreas claras de la Luna.

Se supone que hace 4 450 millones de años se formó la anortosita, aunque fue continuamente pulverizada y, en ocasiones, vuelta a fundir debido tanto a la intensa lluvia de asteroides que se dio por entonces (una época que se conoce con el nombre del Gran Bombardeo) como a las esporádicas erupciones volcánicas que arrojaban magma líquido a la superficie. A pesar de todos estos estragos, el suelo lunar aún contiene trozos de rocas que se han podido datar más allá de 4 400 millones de años.

En el momento de su formación, la Luna estaba mucho más cerca de lo que está hoy; probablemente a una distancia de 24 000 km del centro de la Tierra (hoy está a unos 380 000 km). Fueron las fuerzas de marea entre la Tierra y la Luna las que provocaron que se alejara. Estas fuerzas de marea surgen de la interacción gravitatoria entre un planeta y su satélite, y son más intensas cuanto más cerca están ambos. Por tanto, el retroceso de la Luna fue rápido al principio y más lento a medida que se alejaba.

Durante los primeros cientos de millones de años de vida la Luna se fue desplazando a una órbita situada a la mitad de la distancia que la que la separa hoy con la Tierra. Y todavía sigue retrocediendo, un valor que podemos calcular con precisión gracias a los cinco reflectores que dejaron en la Luna los astronautas de los Apolo y los rovers soviéticos lunakhod. Gracias a ellos sabemos que la Luna se aleja de la Tierra unos 3,8 cm al año.

Bombardeo intenso: 4 400 a 4 000 millones de años

Los impactos meteóricos son cruciales para entender la infancia del sistema Tierra-Luna. El conteo del número de cráteres en los diferentes lugares donde aterrizaron las distintas misiones Apolo revelaron que el ritmo de impacto hace 4 000 millones de años fue cientos de veces superior al actual. Y antes de esa época, ¿el ritmo fue mayor o menor? Eso es difícil de saberlo porque la caracterización fue tan intensa que borró todo rastro en superficies más antiguas.

Pero lo que sí sabemos es que este bombardeo fue crucial para la evolución de los planetas. Así, la Tierra creció hasta tener su tamaño actual hace 4 500 millones de años y en un intervalo de tiempo pequeñísimo, de solo 50 millones de años. Acumular semejante cantidad de materia implica que la tasa de impacto tuvo que ser miles de millones superior a la actual. Por eso la superficie altamente caracterizada de la Luna nos muestra los momentos finales de los procesos que dieron origen al Sistema Solar.

¿Hubo una catástrofe hace 4 000 millones de años?

Uno de los objetivos de los astronautas del programa Apolo fue recoger “las rocas del génesis”, aquellas que podrían datar de tiempos del origen del sistema Tierra-Luna. Sin embargo, los geoquímicos de CalTech que en 1974 estudiaron esas muestras encontraron que su edad no se extendía hasta la época de formación de la Luna, sino que había un corte situado alrededor de hace 4 000 millones de años: no había rocas con una edad más antigua. Al parecer la corteza lunar se calentó hasta el extremo de metamorfosear las rocas que contenía. Para los científicos del CalTech este evento pudo haber sido causado por un gran número de colisiones de asteroides y/o cometas en un breve lapso de tiempo, en menos de 200 millones de años, en lo que se ha dado en llamar el cataclismo lunar.

Hacia 1981 los científicos comenzaron a encontrar meteoritos que se parecían mucho a las rocas recolectadas por los astronautas del programa Apolo: era trozos de la Luna que habían llegado a la Tierra tras haber sido expulsados debido a impactos meteoríticos. Dado que los impactos se distribuyen de forma aleatoria por la superficie de la Luna, la colección de meteoritos lunares proporcionó un conjunto de muestras de una región mucho más grande de la superficie lunar que las recogidas en los sitios de aterrizaje de los Apolo. En definitiva, era un conjunto perfecto para probar la hipótesis del Cataclismo Lunar. Pues bien, ninguno de los meteoritos recogidos mostraba que se hubieran producido por impactos anteriores a hace 3.900 millones de años, lo que confirmaba la hipótesis del cataclismo lunar. Sin embargo, la cantidad de datos es aún pequeña para poder afirmar que el Cataclismo Lunar es una hipótesis confirmada.

No obstante, hay una peculiar e inquietante coincidencia: la prueba más antigua de la existencia de vida en la Tierra la tenemos en rocas con una antigüedad de aproximadamente 3.800 millones de años, justo inmediatamente después del Cataclismo Lunar. ¿Quizá este bombardeo influyó de algún modo en el origen de la vida en nuestro planeta?

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