Formación de la Luna          

        Los científicos comenzaron a interrogarse ¿Cómo se pudo haber formado la Luna? Y en este sentido se comenzaron a desarrollar una serie de conjeturas e hipótesis.

        La hipótesis más aceptada en la actualidad sobre la formación de la Luna es la denominada la del Gran Impacto, sin embargo, con anterioridad surgieron otras que tuvieron notoriedad en el pasado, y de las cuales reseñaremos tres:

        1) Hipótesis de la fisión.

        2) Hipótesis de la captura.

        3) Hipótesis de la acreción.

        En 1993, los investigadores Brent Dalyrmple y Graham Ryder realizaron un trabajo que razonó los siguientes elementos en contra de la hipótesis de la fisión de la Luna:

        1) La fricción de marea en la Tierra amortiguaría cualquier bulto que se produjese antes de que pudiera volverse lo suficientemente grande como para desprenderse de la masa principal.

        2) La masa del objeto producido por fisión debería ser de al menos la quinta parte de la masa de la proto-Tierra. No existe ningún mecanismo plausible que permita salvar la brecha entre una quinta parte de la masa de la Tierra y la relación de masas observada del sistema Tierra-Luna de 1/81,3.

        3) La Luna recién formada estaría dentro del límite de Roche en relación con la Tierra y sería destruida por las fuerzas de las mareas.

        4) Ningún escenario plausible le da al fragmento generado por la fisión (la Luna), la velocidad orbital necesaria para permanecer en órbita alrededor de la Tierra. Alguna materia podría escapar por completo, pero la mayoría volvería a la Tierra.

        5) Si la Luna fuera el resultado de la fisión de una protuberancia de marea ecuatorial, entonces el plano de su órbita debería ser el del ecuador. La órbita de la Luna varía de 18,5° a 28,5°.

Hipótesis de la captura.

        La hipótesis de captura propone que la Luna se formó en otra parte del Sistema Solar y debido a una migración de este objeto y su paso cercano con la proto-Tierra, fue capturada y mantenida en órbita por la gravedad de la Tierra.

Hipótesis de la captura de la Luna.

        Lo primero que salta a la vista es el gran tamaño de la Luna con respecto a la Tierra. Para que la Tierra capturase a la Luna y la lograse mantener en su órbita, la velocidad de la Luna debería ser muy baja, situación poco probable en las etapas iniciales del Sistema Solar. De manera similar, si la Luna se acercó a la Tierra ya como un objeto constituido, debería poseer un núcleo fuertemente condensado con un alto contenido de hierro, situación que no es el caso de la Luna. 

        De manera similar, esta hipótesis sostiene que la Tierra y la Luna se formaron en lugares separados. Sin embargo, la química de las rocas de la Luna es similar a la de las rocas de la Tierra, sugiriendo que ambos cuerpos se desarrollaron, o a partir de una fuente común o al menos en el mismo lugar de la nebulosa planetaria.

        Usualmente lo que ocurre cuando un objeto se acerca de manera tangencial a otro objeto más masivo es lo que se conoce como asistencia gravitacional: el objeto de menor tamaño "rebota" en las capas altas de la atmósfera del cuerpo mayor, y se dispara hacia el espacio exterior a mayor velocidad. Este mecanismo es usado en las sondas interplanetarias para acelerar su velocidad (o frenarla. ajustando el ángulo de incidencia)

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Hipótesis de la acreción (o co-acreción).

        La hipótesis de la acreción supone la formación al mismo tiempo de la Tierra y la Luna, a partir del mismo material y en la misma zona del Sistema Solar.

        En las etapas primigenias del Sistema Solar, los grumos de materia comenzaron a acretarse en planetesimales, y aquellos en donde la materia se acretó con mayor rapidez, atrajeron grumos o planetesimales de menor tamaño que comenzaron a orbitar en torno a ellos.

Protoplaneta y disco de acreción de satélites.

        Los cuerpos se convirtieron en planetas (para nuestro caso, la Tierra) y el grumo en órbita, una masa satelital (nuestra Luna).

        A favor de esta teoría se encuentra la datación radioactiva de las rocas lunares traídas a nuestro planeta por las diversas misiones espaciales, las cuales fechan entre 4.500 y 4.600 millones de años la edad lunar, que es aproximadamente la edad de la Tierra.

        Como inconveniente tenemos que, si los dos se crearon en el mismo lugar y con la misma materia: ¿cómo es posible que ambos posean una composición química y una densidad tan diferentes? En la Luna abunda el titanio y los compuestos exóticos, elementos no tan abundantes en nuestro planeta al menos en la zona más superficial.

        De manera similar, la densidad de la Luna es muy baja en comparación con los planetas terrestres del Sistema Solar. Esto significa que la Luna tiene muy poco hierro, y su núcleo es demasiado pequeño con respecto a su volumen: del orden del 5%.

Hipótesis del Gran Impacto.

        La hipótesis del Gran Impacto fue sugerida en 1976 por los científicos estadounidenses William Hartmann, Don Davis, Alastair Cameron, y William Ward. Los científicos sugieren que este impacto se produjo con un objeto con una masa del 15% la de la Tierra (un poco mayor que el planeta Marte). Al ganar relevancia la hipótesis, hasta se le dio nombre al objeto impactador (Theia - titán en la mitología griega, madre de Selene, diosa de la Luna).

Colisión Tierra-Theia.

        Al momento del impacto, tanto Theia como la Tierra ya había formado núcleo metálico y manto rocoso. El impacto fue oblicuo y la velocidad del objeto impactante se ha calculado en 5 km/s.

        El material expelido por la colisión, compuesto por el impactador y el manto de la Tierra formó un anillo de residuos que posteriormente comenzaron a acretarse, constituyendo la Luna. Esta puede ser la razón por la que la Luna no posea un núcleo de tamaño importante. Según los cálculos actuales el núcleo es de apenas un 5% del total de la masa de la Luna, comparado con el 30% para la Tierra.

Haz Click en la imagen para acceder a una con mayor resolución.         La abundancia relativa de 3 isótopos estables del oxígeno en la Luna, sugieren un origen común con la Tierra, pero un punto en contra de esta hipótesis es que no hay mucho rastro del objeto impactante.         La gran energía producida por el impacto puede explicar el agotamiento de los elementos volátiles en la composición de la Luna.         La mayoría de las simulaciones, las cuales se realizan con un modelo denominado Método de Hidrodinámica de Partículas Suavizadas, SPH, producen una Luna situada a una distancia de 3-5 radios terrestres. La actual distancia de 60 radios terrestres es el resultado de las inmensas fuerzas de marea de la Tierra sobre la Luna.         La presencia de la Luna es vital para la existencia de la vida en la Tierra.

         a) La duración del día terrestre, antes de la formación de la Luna, era de unas 5 horas. Tal duración es inconsistente con los procesos que iniciaron la vida en la Tierra, como la fotosíntesis. La presencia de la Luna modificó la duración a unas 24 horas, lapso más que suficiente para que la misma se desarrollase.

        b) La presencia de la Luna estabiliza la variación del eje de giro de la Tierra (William Ward, 1974). La influencia de los planetas gigantes del Sistema Solar haría que la oblicuidad de la Tierra (ángulo entre el ecuador y el plano de su órbita - 23° 27') variase a niveles extremos cercanos a los 80°, lo que haría imposible la existencia de vida debido a los cambios climáticos estacionales.

        Un tópico que fue considerado como un punto en contra de la hipótesis del Gran Impacto, fue el de la inclinación de la órbita de la Luna. Hasta el año 2000 se sostenía que un enjambre de escombros que se convirtiesen en la Luna, debería tener una órbita situada en el plano del ecuador de la Luna. Simulaciones realizadas por Robin Canup y William Ward concluyeron que la interacción de la Luna con las ondas de flexión que generan los escombros del disco de materia, producirían inclinaciones en la órbita de hasta unos 15°.