El origen de la Luna

02/03/2014 0 comentarios
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A principios de febrero recomendé una charla sobre el nacimiento e infancia de la Tierra organizada por el IGEO. De los temas que cubrió el conferenciante, José López Ruiz, el que más me llamó la atención fue una nueva hipótesis sobre el origen de la Luna que os presento a continuación.

La Tierra joven

Qué maravillosa coincidencia, que poco después de una conferencia que anuncié aquí, se haya puesto tan de moda la Tierra infante, primero con la confirmación de que la edad obtenida en un circón de un metaconglomerado en Jack Hills (Australia) es realmente 4375 Ma y segundo con un artículo en la versión americana de Investigación y Ciencia sobre la roca más antigua del planeta (en la región de Nuvvuagittuq, Canadá) y que espero ver pronto en castellano ;).

En el primer caso, la edad hádica (que así se debe traducir Hadean, lo podéis comprobar aquí) ya se conocía, pero se ponía en duda su validez. El estudio publicado ahora en Nature Geoscience demuestra que la edad obtenida anteriormente no está afectada por ningún sesgo y que es real. Tenéis la noticia en castellano aquí (por favor, sustituid roca más antigua por mineral más antiguo, Hadéico por Hádico y tomografía de prueba atómica por tomografía de sonda atómica), o en inglés aquí.

El circón más antiguo del planeta

El mineral más antiguo de la Tierra (Foto: John Valley)

No voy a entrar en más detalles sobre este tema (aunque en el futuro hablaré de la roca más antigua de la Península Ibérica). Podéis encontrar más información en el artículo "Una Tierra primigenia fría" (os pongo el enlace en artículos relacionados), pero me gustaría dejar claro que es una idea polémica y que no todos los geólogos están de acuerdo con una evolución temprana tan rápida.

El origen de la Luna

Pero yo realmente quiero hablar de otro acontecimiento que se produjo en esa Tierra joven: el origen de la Luna. Cuando yo estaba en primero de carrera, Francisco Anguita era mi profesor de Geología General II y nos habló de las tres hipótesis clásicas que había sobre el origen de nuestra Luna y que vienen recogidas en su libro "Origen e historia de la Tierra" (pp. 140-141):

1) Acreción binaria: Los planetesimales dieron lugar tanto a la Tierra como a la Luna durante el mismo proceso.

2) Fisión: La Luna se separó de la Tierra por acción de la fuerza centrífuga.

3) Captura: La Luna fue capturada por la gravedad de la Tierra después de formarse en otro lugar del Sistema Solar.

Las dos últimas plantean problemas desde el punto de vista de la mecánica celeste: la fisión daría lugar a una Luna de órbita ecuatorial, pero existe una pequeña desviación en su órbita; la captura requeriría una gran energía de frenado, salvo que las órbitas fuesen muy parecidas, lo que aproximaría esta hipótesis con la de la acreción binaria.

Gracias a las misiones Apolo pudimos acceder a muestras de la Luna que nos permitieron descartar la hipótesis de la acreción binaria debido a las aparentes diferencias en densidad y composición que existen entre la Tierra y la Luna. Estas diferencias consisten principalmente en el menor contenido en elementos siderófilos (metales de transición afines al hierro) y volátiles en la Luna respecto a la Tierra, mientras que algunos elementos refractarios están enriquecidos en la Luna. 

De esta manera, después de las misiones Apolo, surge una nueva hipótesis, denominada en principio de la fisión inducida, pero que se conoce popularmente como del Gran Impacto (y que viene explicada con más detalle en otro libro de Francisco Anguita, Planetas). Según esta hipótesis, propuesta originalmente por Hartmann y Davis (1975) y Cameron y Ward (1976), un cuerpo del tamaño de Mercurio o Marte (denominado Tea, por la diosa griega madre de Selene) colisionó con la Tierra al poco de formarse, pero cuando ya estaba diferenciado el núcleo, lo que explicaría el menor contenido en siderófilos de la Luna. El material vaporizado (de ahí el menor contenido en volátiles) daría lugar a un disco que rodearía la Tierra, a partir del cual se condensó la Luna. Es importante destacar que, según esta hipótesis, la mayor parte de la masa de la Luna vendría del impactor (es decir, Tea).

Tea impacta contra la Tierra primitiva

El hipotético planeta Tea colisionando con la Tierra primitiva (Imagen: ABC)

Sin embargo, a medida que se mejoran las técnicas analíticas y se obtienen nuevos datos sobre la composición de la Luna, sobre todo isotópicos, queda claro que ambos cuerpos (Tierra y Luna) tienen una composición muy similar. Esto implica que el impactor tuvo que formarse muy cerca de la Tierra porque se asume que los diferentes planetas tienen distinta composición en función de su posición en el disco acrecionario original. Pero esto no es posible. Los planetas se distribuyen siguiendo la regla de Bode, que no contempla un planeta de ese tamaño cercano a la Tierra.

Adiós al modelo del Gran Impacto

Así que hay que empezar a buscar alternativas al modelo del Gran Impacto. Dichas alternativas deben recoger necesariamente que el material del que se formó la Luna es de origen terrestre. Algunas de estas hipótesis están recogidas aquí (y salieron publicadas en Nature Geoscience hace un par de años). En ese artículo se dan dos alternativas. Por un lado se retoma la antigua idea de la fisión o se combina con un impacto de un objeto no rocoso (un cometa). Así recogió la prensa la noticia.

Pero la alternativa que a mí más me ha llamado la atención es la propuesta por de Meijer, Anisichkin y van Westrenen, que salió publicada en Chemical Geology el año pasado. Según estos autores, las diferencias composicionales que existen entre el manto evolucionado (empobrecido) y la corteza terrestre indican que existe en el interior de la Tierra un "reservorio escondido". Según ellos, el mejor lugar para localizarlo es en el límite núcleo-manto, ya que ahí estaría a salvo de la homogeneización provocada por las corrientes convectivas del manto. Este reservorio escondido estaría enriquecido en elementos radiactivos, algo anómalo ya que al ser litófilos tienden a irse a la corteza durante los procesos de fusión del manto. Estos elementos podrían haber dado lugar a un reactor nuclear natural (georreactor) en el interior de la Tierra. El impacto de un objeto (que no tuvo que ser muy grande) contra nuestro planeta podría haber provocado la explosión de ese reactor nuclear y fue esa explosión la que lanzó al espacio todo el material necesario para formar la Luna.

Me ha hecho mucha gracia que en su artículo, estos tres autores dicen que no esperan una adhesión a su nueva hipótesis (aunque eso estaría bien, comentan) pero que quieren dejar constancia de la necesidad de buscar alternativas a un modelo ampliamente aceptado pero que empieza a plantear problemas serios de consistencia. También es admirable la discreción de los autores a la hora de difundir su idea fuera de los círculos científicos, ya que la noticia de un planeta que podría saltar por los aires a la mínima es muy llamativa y seguro que recibiría muchísima atención por parte de los medios de comunicación.

Una pequeña licencia

Antes de finalizar esta entrada me voy a permitir una pequeña libertad. Puede parecer una frivolidad, pero como bloguero recién llegado, me gustaría ensalzar la labor de otros que llevan escribiendo blogs sobre geología mucho más tiempo que yo, sin ningún reconocimiento oficial. Hace poco hemos recuperado una tradición entre los blogueros, como son los Carnavales (en este caso el Carnaval de Geología), una especie de competición donde cada uno presenta una de sus entradas y los votos populares deciden luego cuál ha sido la mejor. He tenido el placer de participar en la V edición del Carnaval de Geología. Podéis leer todas las entradas en este enlace. Algunas de ellas son de gran calidad y merece la pena que les dé publicidad aquí.
El éxito en la convocatoria nos ha animado a organizar otro Carnaval y me gustaría que esta entrada participase en el VI Carnaval de Geología alojado por Aventuras geológicas en el Cuaternario.

VI Carnaval de Geología

 

Referencias

Cameron, A.G.W. y Ward, W.R. (1976). The origin of the Moon. Proceedings of the Lunar and Planetary Sciences Conference, 7, 120-122.

Hartmann, W.K. y Davis, D.R. (1975). Satellite-sized planetesimals and lunar origin. Icarus, 24, 504-515.