Big Splash

A teoría propuxérona por primeira vez, no 1975, investigadores do Instituto de Ciencias planetarias de Tucson e do Instituto Harvard-Smithsonian de Astrofísica. Dende entón diversos traballos de modelaxe numérica veñen detallando esta idea, que ten acadado un importante grao de consenso actualmente na comunidade científica.

A Lúa é o único satélite natural da Terra e ten varias características en común e diferentes co noso planeta, postas en evidencia despois da investigación das mostras recollidas polas misións Apollo. Dunha banda, a composición dos isótopos estables de osíxeno presente nas rochas lunares é idéntica á sinatura característica presente nas rochas da Terra e difire bastante doutros obxectos siderais. Isto suxire que a Lúa, ou o seu precursor, se formaría á mesma distancia do Sol coa Terra e tivesen semellante data de formación dentro do Sistema Solar. Este descubrimento desbotou as teorías máis antigas, que suxerían que a Lúa e un satélite capturado pola órbita da Terra, neste caso as rochas da Lúa terían composicións isotópicas distintas ás da Terra. Doutra banda, a Terra está formada por un núcleo interior de ferro e níquel, un manto composto por silicatos e a codia terrestre constituída esencialmente por granito e basalto. O núcleo ferroso representa preto do 30 % da masa da Terra; mentres que a Lúa está composta esencialmente por rochas baseadas no silicio (equivalentes ás do manto da Terra) e un núcleo ferroso mínimo, de preto do 8 % da masa lunar. Esta desproporción nos núcleos ferrosos desbotou as teorías que defendían que a Lúa se formara por agregación tal coma foi o caso da Terra, pois se tal cousa sucedese, a proporción de ferro nos núcleos sería semellante nos dous corpos celestes.

Calquera tentativa de explicación viable da formación da Lúa ten que ter en conta estas dúas características: explicar a composición isotópica e a desproporción do ferro contido nos núcleos. A hipótese do Big Splash consegue harmonizar estas dúas perspectivas, expoñendo outra serie de problemas: que foi o que bateu contra a Terra para forma-la Lúa, e de onde xurdiu este corpo?

 

De acordo coa composición isotópica da Lúa, o obxecto que bateu contra a Terra, denominado Theia (Halliday [2000]; Hartmann e Davies [1975], Cameron e Ward [1976] e Cameron [1984]) debía ter a súa orixe dentro da órbita terrestre. Inicialmente pensábase que a forza da gravidade da Terra agregara todo o material ao seu alcance para formar o planeta. Pero coma xa sinalara en 1772 o matemático Lagrange, existen cinco puntos na órbita da Terra nos que os efectos da gravidade do planeta se anulan en relación ao Sol. Dous dos puntos de Lagrange – L4 e L5 – son considerados estables unha vez que calquera material que se atope neles só pode ser liberado por colisión ou por calquera outro evento catastrófico. L4 e L5, situados a 150 millóns de quilómetros da Terra, son, polo tanto, zonas con potencial para permitir acrección planetaria en competición coa Terra. Foi en L4 onde se pensa que Theia se comezou a formar hai 4 500 millóns de anos, no Hadeano.

Co transcurso da acrección, Theia aumentou progresivamente de tamaño, acadando unha dimensión comparable á de Marte. Este crecemento tornou inestable a súa posición en L4, a partir de 20 a 30 millóns de anos do seu nacemento coma planeta. Neste momento, a forza gravitacional impulsaba Theia para fóra do punto de Lagrange, ó mesmo tempo que a forza de Coriolis empurraba o planeta de volta cara á súa órbita de orixe. Esta combinación de forzas levou ó desenvolvemento dunha órbita cíclica en forma de ferradura: Theia adquiría velocidade e escapaba de L4 ata un determinado punto, sendo despois empurrada de volta. Nun novo ciclo, o planeta adquiría velocidade e alcanzaba unha posición orbital máis distante ata que forza de Coriolis gañaba o balance de novo. Esta órbita en ferradura, ilustrada na figura do medio, continuou ata que Theia adquiriu masa suficiente para abandonar L4.

Mentres que Theia se atopaba presa nesta órbita cíclica, a Terra tivo tempo para que se diferenciase a estrutura de núcleo e manto que actualmente exhibe. A cortiza era apenas incipiente, visto que a superficie estaba aínda quente demais para permitir a formación de masas continentais. Durante a súa estadía en L4 Theia tamén debeu desenvolver algún tipo de estratificación.

 

Cando Theia creceu o suficiente para escapar do punto lagraniano entrou nunha órbita caótica e a colisión coa Terra tornouse inevitable, visto que ambos os planetas ocupaban a mesma órbita. Os investigadores consideran que o impacto –o Big Splash– puido acontecer escasas centenas de anos despois do escape definitivo. A colisión non foi frontal, máis ben de lado, e ocorreu a unha velocidade duns 40 000 km/h. Parte substancial do núcleo de Theia afundiuse na Terra e o seu material incorporouse ó núcleo terrestre. O resto do planeta e parte da zona superficial da Terra foron proxectados ó espazo. Estes restos, que conformarían o miolo do astro que daría lugar á Lúa, estabilizáronse a preto de 22 000 km da Terra apenas 27 horas despois do impacto segundo os modelos matemáticos usados polos científicos.

Despois do Big Splash, o material restante do impacto espallado polo espazo durante a colisión foi limpado (atraído) pouco a pouco pola Lúa e esta adquiriu consistencia. Á medida que a Lúa medraba, as forzas gravitacionais irían afastando a Lúa da Terra ata estabilizarse á distancia de 385.000 km á cal fica hoxe en día. Calcúlase que preto do 90 % do seu material é orixinario dos restos do planeta Theia. O Big Splash explica as dúas características da Lúa que máis teñen intrigado os científicos: a Lúa ten a mesma composición isotópica das rochas da Terra porque o seu precursor (Theia) naceu á mesma distancia relativa do Sol; ten unha proporción de núcleo ferroso bastante inferior porque a parte principal do núcleo de Theia afundiuse na Terra no momento da colisión.

Esta teoría ten hoxe en día bastante aceptación dentro da comunidade científica aínda que persisten algunhas dúbidas e puntos por esclarecer. Un dos principais problemas é a posición e existencia dos puntos de Lagrange na época do Big Splash, este puntos poderían ter distintas posicións e condicións no sistema solar de hai 4,5 millóns de anos en contraste coas posicións e condicións actuais deses mesmos puntos.

Bibliografía

• Marcus Chown The planet that stalked the Earth, New Scientist, 14 de agosto de 2004, pp:27-30.

Ligazóns externas

• Where did the moon come from?
• Portal do Astrónomo