La formación de la Luna tras múltiples impactos contra la Tierra primitiva

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Una vieja hipótesis afirma que el origen de la Luna habrían sido unas decenas de pequeños impactos contra la Tierra primitiva durante unos cien millones de años. Sin embargo, la hipótesis más aceptada afirma que la Luna se formó tras un gran impacto contra la Tierra primitiva. Esta hipótesis explica muchas cosas del sistema Tierra-Luna, pero tiene un grave problema, es muy improbable. Las simulaciones numéricas requieren un ajuste fino de las condiciones iniciales del impacto. Un artículo en Nature Geoscience rescata la vieja hipótesis y muestra que evita este ajuste fino. Luego la navaja de Ockham la prefiere.

Parece una hipótesis más complicada para explicar el origen de la Luna. Pero las simulaciones por ordenador indican que es un escenario más razonable. Tras cada impacto se forma un disco de escombros que acreta dando lugar a un cuerpo pequeño, una subluna. Una vez formada se aleja de la Tierra durante unos cuantos siglos. La primera subluna se alejaría más lentamente que las demás, con lo que las otras acabarían colisionando con ella. En dicho proceso se incrementa su masa y se facilita que se repita más veces. Tras varios impactos pequeños aparecería nuestra enorme Luna y un sistema Tierra-Luna con un momento angular muy similar al actual.

O bien un enorme impacto único en una Tierra muy primitiva que dio lugar a una gran Luna, o bien múltiples pequeños impactos que produjeron sublunas que acretaron hasta formar nuestra Luna. Futuros estudios tendrán que resolver esta cuestión. Recuperan la hipótesis de impacto múltiple Raluca Rufu, Oded Aharonson, Hagai B. Perets, “A multiple-impact origin for the Moon,” Nature Geoscience (09 Jan 2017), doi: 10.1038/ngeo2866. Que yo sepa, fue propuesta por primera vez en A.E. Ringwood, “Flaws in the giant impact hypothesis of lunar origin,” Earth and Planetary Science Letters 95: 208-214 (1989), doi: 10.1016/0012-821X(89)90097-6. El nuevo artículo presenta las simulaciones que la apoyan de forma más firme.

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En la hipótesis del impacto múltiple, muchos cuerpos de pequeño y mediano tamaño, entre 1% y el 10% de la masa de la Tierra, habrían chocado con la prototierra. Estos cuerpos dan lugar a un disco de escombros que en su mayor parte está en el interior del límite de Roche. La parte externa al límite de Roche acreta de forma muy eficiente formando un cuerpo pequeño (moonlet) que migra alejándose por las fuerzas de marea gravitacionales. Conforme se aleja su velocidad de alejamiento se reduce hasta quedar atrapado en un pozo de potencial gravitacional de la Tierra. Gracias a ello, un nuevo impacto podría repetir la jugada y dar lugar a un cuerpo que acabe colisionando con el anterior, incrementando su masa.

Para estudiar el disco de escombros se han realizado 864 simulaciones con diferentes parámetros iniciales, de las cuales 750 conducen a uno compatible con la hipótesis. La parte de materia fuera del límite de Roche da lugar a sublunas que migran.

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Se han realizado 1000 simulaciones de Montecarlo para secuencias de 10, 20 y 30 impactos, cada una con diferentes parámetros. En casi la mitad de las simulaciones se acaba formando un satélite de masa y composición isotópica similar a la Luna. En la hipótesis del gran impacto solo entre el 1% y el 2% (según los diferentes estudios) logra alcanzar esta semejanza. En cuanto al número de impactos, las simulaciones prefieren un número alrededor de 20, pero todavía es muy pronto para estimarlo con precisión. Por tanto, la formación de Luna actual sería un proceso que habría tardado unos 100 millones de años.

Por supuesto, toda hipótesis debe ser refrendado por estudios independientes. Habrá que estar al tanto de futuros estudios. Pero todo parece indicar que se ha rescatado una hipótesis bastante razonable para la formación de la Luna.

13 Comentarios

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CooperCooper

Entonces la pregunta es qué se podría medir en la Luna con el instrumental adecuado allí instalado para distinguir entre una caso y otro.

AndrésAndrés

Pues así de primeras se me ocurre que se podrían tomar muestras de material de la luna para determinar su abundancia. Si se han dado múltiples impactos, debería encontrarse una abundancia mayor de materiales “exóticos” de la que cabría esperar.
En cualquier caso el golpeado aspecto de la luna da pistas de gran actividad de impactos de asteroides en el pasado. Cabe pensar que dicha actividad fuese incluso mayor antes de su formación. Todo parece apuntar en una misma dirección.

Jose C. GómezJose C. Gómez

La heterogeneidad de los isotopos de oxigeno en los diferentes meteoritos encontrados, y la similitud entre las muestras lunares y terrestres apuntan a un impacto que pudo volatilizar yytodo mezclar todo el oxigeno debido a una temperatura superior a 5000 grados. Por muchas similaciones informaticas que se hagan, esto es una realidad demostrable. Aqui un estudio reciente, Edward D. Young et al., “Oxygen isotopic evidence for vigorous mixing during the Moon-forming giant impact,” Science 351: 493-496 (29 Jan 2016), doi: 10.1126/science.aad0525.

Pedro

El principal problema que veo a la hipótesis de los impactos múltiples es que, si tan fácil es que haya impactos, ¿por qué Mercurio y Venus no tienen satélites y Marte solo tiene dos esmirriados? Vale que Mercurio y Venus están más cerca del Sol (por tanto, el astro rey robará con más facilidad sus satélites). Vale también que las fuerzas de marea hacen caer los satélites cuyos periodos orbitales sean inferiores al periodo de rotación del planeta (la Tierra, al haber tenido al principio una rotación excepcionalmente rápida, habría alejado las protolunas mientras que el resto de cuerpos las habría hecho caer). Daniel Marín lo explicaba muy bien aquí:

http://danielmarin.naukas.com/2015/0...s-de-marte/

No obstante, sigo sin ver claro que múltiples impactos sean la solución. El tiempo dirá.

PelauPelau

Al comentario de Jose C. Gómez y al tuyo me gustaría añadir la extrañeza que me causa la “facilidad” con la que varias lunas terminan fusionándose en una.

Es decir, entiendo el mecanismo de un (1) disco de acreción formado por un (1) impacto. Pero ¿por qué 20 lunas hechas y derechas formadas por impactos de diferente energía y en distinta fecha (intervalos de millones de años) terminan TODAS chocando entre sí?

Vale, el límite de Roche y todo eso, OK, pero… si la fusión de lunas es tan “fácil”, ¿por qué todos los demás planetas con lunas tienen MÁS DE UNA?

Soy consciente de que el origen de esas lunas es muy diverso, pero aún así la pregunta persiste. Si la fusión de lunas es tan “fácil”…

Habrá que seguir atentos al asunto. Saludos.

JuliánJulián

Si la tierra se formó mediante múltiples impactos es de suponer que el interior del Sistema Solar estaba lleno de planetesimales. ¿Cómo se explicaría entonces que Venus no tenga una luna ni chica ni grande? Porque resulta lógico suponer que, en el joven y atiborrado sistema Solar, Venus no pudiese escaparse de ser colisionado muchas veces también.

CurioseandoCurioseando

En 1000 simulaciones estamos hablando de un 50% con esta hipótesis frente a 1-2% con la anterior, la diferencia me parece más que notable. O las simulaciones no son lo suficientemente completas, cosa que hoy por hoy lo veo más difícil, o con estos datos la hipótesis preferente debe ser la de este estudio. Es más, se puede extender este modelo a otros planetas del sistema solar y ver qué resultados arroja y por qué.

PelauPelau

La hipótesis del impacto único tiene esa aura de “peculiaridad excesiva” que deja un mal sabor en la boca. No termina de gustarle a nadie, especialmente a los chicos de SETI, porque si nuestra Luna tiene un rol estabilizador tan importante para la Tierra y su habitabilidad, y si su formación es tan improbable, como que la ecuación de Drake se va por el caño.

Pero a ver, ¿cuáles son las probabilidades de que un meteorito atraviese el techo de TU casa y haga talco TU televisor? Y sin embargo ha ocurrido:
http://www.periodistadigital.com/ame...visor.shtml
Probablemente eso no volverá a ocurrir en toda la historia futura del sistema solar. Pero para el propietario de ese televisor, con que ocurra UNA vez alcanza y sobra.

Análogamente, ¿cuáles son las probabilidades de que en la nebulosa protoplanetaria se formen dos “grumos” en los puntos L4 y L5 de la órbita terrestre, que con el tiempo se condensen en Theia y la primitiva Tierra, y que la perturbación de los demás cuerpos del sistema desestabilice su resonancia hasta finalmente hacerlos chocar a “baja” velocidad y ángulo muy tangencial?

Probablemente eso no ocurra en un buen número de otros sistema solares, o runs de una simulación. Pero para nosotros (aquí estamos, ¿no?) con que ocurra UNA vez alcanza y sobra.

Las probabilidades son un indicador que ningún investigador puede darse el lujo de despreciar. Pero a veces la naturaleza las desprecia olímpicamente. No sé si me explico :)

Saludos.

CurioseandoCurioseando

Te explicas perfectamente, pero en una lotería con 100 números si me dan a elegir entre poseer 50 números o tener 1, mi respuesta es clara. Saludos y buen fin de semana. 😉

miguelmiguel

Como comentan antes Pedro y Julián ¿que paso con Venus?. Aquí la famosa navaja patina. Por otro lado, una luna pequeña de 10km vendría muy bien para la expansión por el sistema solar.

Gabriel DomínguezGabriel Domínguez

Quizás aplicar la navaja de Ockham sea razonable, pero… no siempre lo más probable es lo que ocurre. El número premiado de la lotería, ¿fue premiado porque era el más probable? Los seres humanos, la vida, nuestro universo con sus leyes, constantes físicas y distribución masa/energía inicial -vamos, con su “ajuste fino”- existen. Pero, ¿existen porque son lo más probable o a pesar de su improbabilidad? En fin, quizás no tengamos nada mejor, nada más satisfactorio, pero las simulaciones numéricas no nos dicen cómo son o cómo fueron las cosas, sino solo PROBABLEMENTE.

Alba Díaz AlboAlba Díaz Albo

Una idea, teoría, hipótesis, por lo demás con gran acierto ilustrada (Luna-Gota), explica el origen de la Luna, como -en general- fruto de un Gran Impacto, pero sustancialmente diferenciado por la forma singular en que a su vez dio lugar a la formación del satélite e incluso al conjunto de circunstancias excepcionales que favorecieron la aparición y desarrollo de la vida en la Tierra.

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