Durante décadas, los científicos han reflexionado sobre cómo la Tierra adquirió su único satélite, la Luna. Mientras que algunos han argumentado que se formó a partir del material perdido por la Tierra debido a la fuerza centrífuga, o fue capturado por la gravedad de la Tierra, la teoría más ampliamente aceptada es que la Luna se formó hace aproximadamente 4.500 millones de años cuando un objeto del tamaño de Marte (llamado Theia) colisionó con una proto-Tierra (también conocida como la hipótesis del impacto gigante).
Sin embargo, dado que la proto-Tierra experimentó muchos impactos gigantes, se espera que varias lunas se hayan formado en órbita a su alrededor con el tiempo. Entonces surge la pregunta, ¿qué pasó con estas lunas? Al plantear esta misma pregunta, un equipo de un equipo internacional de científicos realizó un estudio en el que sugieren que estas "lunares" podrían haberse estrellado eventualmente en la Tierra, dejando solo la que vemos hoy.
El estudio, titulado "Caídas de la luna: colisiones entre la Tierra y sus lunas pasadas", apareció recientemente en línea y ha sido aceptado para su publicación en el Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society. El estudio fue dirigido por Uri Malamud, becario postdoctoral del Instituto Tecnológico Israelí de Technion, e incluyó miembros de la Universidad de Tübingen, Alemania, y la Universidad de Viena.
En aras de su estudio, el Dr. Malamud y sus colegas, el profesor Hagai B. Perets, el Dr. Christoph Schafer y el Sr. Christoph Burger (estudiante de doctorado), consideraron lo que sucedería si la Tierra, en su forma más temprana, hubiera experimentado múltiples impactos gigantes que precedieron a la colisión con Theia. Cada uno de estos impactos habría tenido el potencial de formar una "luna" de masa sublunar que habría interactuado gravitacionalmente con la proto-Tierra, así como con las posibles lunares previamente formadas.
En última instancia, esto habría resultado en fusiones de luna-luna, expulsando las lunares de la órbita de la Tierra, o cayendo las lunares a la Tierra. Al final, el Dr. Malamud y sus colegas decidieron investigar esta última posibilidad, ya que no ha sido explorada previamente por científicos. Además, esta posibilidad podría tener un impacto drástico en la historia y evolución geológica de la Tierra. Como Malamud indicó a Space Magazine por correo electrónico:
“En la comprensión actual de la formación de planetas, las últimas etapas del crecimiento del planeta terrestre fueron a través de muchas colisiones gigantes entre embriones planetarios. Tales colisiones forman discos de escombros significativos, que a su vez pueden convertirse en lunas. Como sugerimos y enfatizamos en este y nuestros trabajos anteriores, dadas las tasas de tales colisiones y la evolución de las lunas, la existencia de lunas múltiples y sus interacciones mutuas conducirán a la caída de la luna. Es una parte inherente e ineludible de la teoría actual de la formación de planetas ".
Sin embargo, debido a que la Tierra es un planeta geológicamente activo, y debido a que su espesa atmósfera conduce a la erosión y la erosión natural, la superficie cambia drásticamente con el tiempo. Como tal, siempre es difícil determinar los efectos de los eventos que ocurrieron durante los primeros períodos de la Tierra, es decir, el Eón Hadeano, que comenzó hace 4.600 millones de años con la formación de la Tierra y terminó hace 4.000 millones de años.
Para probar si se pudieron haber producido o no múltiples impactos durante este Eón, lo que resultó en lunares que finalmente cayeron a la Tierra, el equipo realizó una serie de simulaciones hidrodinámicas de partículas suaves (SPH). También consideraron un rango de masas de luna, ángulos de impacto de colisión y tasas iniciales de rotación proto-Tierra. Básicamente, si las lunares cayeron a la Tierra en el pasado, habría alterado la velocidad de rotación de la proto-Tierra, resultando en su actual período de rotación sideral de 23 horas, 56 minutos y 4.1 segundos.
Al final, encontraron evidencia de que, si bien los impactos directos de objetos grandes no eran probables, podrían haberse producido una serie de colisiones de mareas en pastoreo. Esto habría provocado que material y escombros fueran arrojados a la atmósfera que habría formado pequeñas lunares que luego habrían interactuado entre sí. Como explicó Malamud:
“Sin embargo, nuestros resultados muestran que en el caso de una caída de la luna, la distribución del material de la caída de la luna ni siquiera es en la Tierra, y por lo tanto, tales colisiones pueden dar lugar a asimetrías e inhomogeneidades de la composición. Como discutimos en el documento, en realidad hay evidencia posible de esto último: las caídas de la luna pueden explicar potencialmente las heterogeneidades isotópicas en elementos altamente siderófilos en rocas terrestres. En principio, las colisiones de la luna también pueden producir una estructura a gran escala en la Tierra, y especulamos que tal efecto podría haber contribuido a la formación del primer supercontinente de la Tierra. Este aspecto, sin embargo, es más especulativo, y es difícil de confirmar directamente, dada la evolución geológica de la Tierra desde aquellos primeros tiempos ".
Este estudio extiende efectivamente la actual y ampliamente popular hipótesis de impacto gigante. De acuerdo con esta teoría, la Luna se formó durante los primeros 10 a 100 millones de años del Sistema Solar, cuando los planetas terrestres todavía se estaban formando. Durante las etapas finales de este período, se cree que estos planetas (Mercurio, Venus, Tierra y Marte) crecieron principalmente a través de impactos con grandes embriones planetarios.
Desde ese momento, se cree que la Luna ha evolucionado debido a las mareas mutuas de la Tierra y la Luna, migrando hacia afuera a su ubicación actual, donde ha estado desde entonces. Sin embargo, este paradigma no considera los impactos que tuvieron lugar antes de la llegada de Theia y la formación del único satélite de la Tierra. Como resultado, el Dr. Malamud y sus colegas afirman que está desconectado de la imagen más amplia de la formación de planetas terrestres.
Al considerar las colisiones potenciales que son anteriores a la formación de la Luna, afirman, los científicos podrían tener una imagen más completa de cómo evolucionaron la Tierra y la Luna con el tiempo. Estos hallazgos también podrían tener implicaciones cuando se trata del estudio de otros planetas y lunas solares. Como indicó el Dr. Malamud, ya hay pruebas convincentes de que las colisiones a gran escala afectaron la evolución de los planetas y las lunas.
"En otros planetas vemos evidencia de impactos muy grandes que produjeron características topográficas a escala planetaria, como la llamada dicotomía de Marte y posiblemente la dicotomía de la superficie de Charon", dijo. “Estos tuvieron que surgir de impactos a gran escala, pero lo suficientemente pequeños como para crear características de planeta sub-global. Las caídas de luna son progenitores naturales de tales impactos, pero no se pueden excluir otros impactos grandes por los asteroides que podrían producir efectos similares ".
También existe la posibilidad de que tales colisiones ocurran en un futuro lejano. Según las estimaciones actuales de su migración, la luna Phobos de Marte eventualmente chocará con la superficie del planeta. Si bien es pequeño en comparación con los impactos que habrían creado las lunares y la Luna alrededor de la Tierra, esta eventual colisión es evidencia directa de que las caídas de la luna tuvieron lugar en el pasado y volverán a ocurrir en el futuro.
En resumen, la historia del Sistema Solar temprano fue violenta y catastrófica, con una gran cantidad de creación resultante de poderosas colisiones. Al tener una imagen más completa de cómo estos eventos de impacto afectaron la evolución de los planetas terrestres, podemos obtener una nueva visión de cómo se formaron los planetas portadores de vida. Esto, a su vez, podría ayudarnos a rastrear tales planetas en sistemas extrasolares.
