¿Cómo obtuvo la Tierra la Luna, un satélite natural? Este es un tema debatido durante mucho tiempo, incluida la teoría del impacto celeste gigante, que cree que la Luna se formó por la colisión de la Tierra primitiva y un cuerpo rocoso del tamaño de Marte llamado Theia, y se ha convertido en una de las muchas explicaciones favoritas. . Pero los detalles de cómo sucede esto no están claros y los científicos todavía están tratando de explicar muchas de las observaciones. Ahora, un nuevo estudio publicado en la revista Nature Geoscience ha resuelto uno de los mayores misterios que rodean la teoría del impacto: ¿qué pasó exactamente? Es decir, por qué suponiendo que Theia existiera, la luna terminó siendo casi idéntica a la Tierra, y no a Theia. Según la teoría del impacto, Theia era un cuerpo celeste aproximadamente del tamaño de Marte o más pequeño que chocó contra la Tierra en "crecimiento" hace 4.500 millones de años. La colisión generó suficiente calor para crear un océano de magma y expulsó grandes cantidades de escombros a la órbita alrededor de la Tierra, que luego se fusionaron para formar la Luna, una teoría que explica cómo y con qué velocidad la Tierra y la Luna giran entre sí.
La Tierra-Luna está bloqueada por mareas, lo que significa que la Luna siempre muestra el mismo lado de la Tierra mientras gira alrededor de la Tierra. Es por eso que China logró tal logro cuando aterrizó la nave espacial Chang'e-4 en la cara oculta de la Luna en 2019: que la comunicación directa con la cara oculta de la Luna nunca ha sido posible desde la Tierra. La Luna y la Tierra son casi idénticas en composición, excepto que la Luna tiene menos hierro y elementos más ligeros como el hidrógeno, que es necesario para crear agua. La teoría del impacto gigante explica por qué, y el elemento pesado hierro quedaría retenido en la Tierra. El calor generado durante los impactos y las eyecciones al espacio eliminaría los elementos más ligeros.
El material restante de la Tierra y Theia se habría mezclado. Los modelos informáticos recrearon los eventos que llevaron a la formación de la luna. El modelo que mejor coincidía con todas las observaciones sugirió que la luna debería estar compuesta por aproximadamente. 80% de la composición del material. Entonces, ¿por qué la Luna es sospechosamente similar a la Tierra? Una explicación es que Theia y la Tierra primitiva tenían los mismos ingredientes desde el principio. Pero esto parece poco probable, ya que cada cuerpo planetario documentado en nuestro sistema solar tiene su propia composición única. La ligera diferencia refleja la distancia al Sol, donde se formó el cuerpo celeste.
Una explicación alternativa es que los dos cuerpos celestes se mezclaron mucho más de lo esperado, dejando una firma de Theia menos clara en la luna. Pero también es poco probable porque requeriría un impacto mucho mayor del que realmente ocurre. El nuevo estudio resuelve este dilema al mostrar que la Tierra y la Luna no son tan similares como se pensaba anteriormente. Los investigadores han realizado observaciones muy precisas de la distribución de los isótopos de oxígeno en las rocas traídas de la luna por los astronautas del Apolo. En química, el núcleo de cualquier elemento está formado por partículas llamadas protones y los isótopos de un elemento tienen la misma cantidad de protones en el núcleo que las versiones regulares, pero una cantidad diferente de neutrones.
En este caso, el isótopo de oxígeno O-18, que tiene 8 protones y 10 neutrones, es ligeramente menos denso que el más común O-16 (que tiene 8 protones y 8 neutrones), más pesado. Las investigaciones muestran que las composiciones de isótopos de oxígeno de la Tierra y la Luna son ligeramente diferentes y, después de todo, sus perfiles no son los mismos. Es más, la diferencia aumenta cuando se observan rocas en el manto lunar, una capa debajo de la superficie o corteza que es más ligera en isótopos de oxígeno que la de la Tierra. Esto es importante porque la corteza terrestre es donde pueden terminar los desechos mezclados, y las capas más profundas contendrían más fragmentos de Theia.
Así que Theia es diferente de la Tierra, y la Luna es diferente de la Tierra, pero estos resultados también nos dicen mucho más sobre la propia Theia. Se podría esperar que más isótopos más pesados estuvieran más cerca del Sol debido a la gravedad. Theia debe haber tenido isótopos de oxígeno más ligeros que la Tierra, lo que sugiere que pudo haberse formado más lejos del Sol que la Tierra. Con los resultados de este estudio, la teoría del impacto gigante ha superado otro obstáculo para explicar la formación de la luna y, en el proceso, también estamos aprendiendo mucho más sobre la propia Theia.