¿Cuándo y cómo se formó la Luna?

Nuevos estudios ofrecen escenarios contrastados para la creación de la Luna. Uno de ellos defiende la idea de que hubo una gran explosión en los primeros momentos de la historia del sistema solar; otro prevé una veintena de golpes menores que fueron formando la Luna a lo largo del tiempo; y un tercero sugiere que hubo agua de por medio.

Dado el gran número de muestras lunares de que disponemos y la potencia de los modernos análisis de laboratorio, se podría pensar que a estas alturas los geoquímicos deberían haber dado con la clave exacta de cómo se formó la Luna. Pero no es así; de hecho, todavía hay mucho debate sobre cómo se formó la Tierra.

Éste es el problema básico: hace unos 30 años, los dinamizadores demostraron que un cuerpo de aproximadamente la masa de Marte podría haber golpeado la Tierra de refilón y haber expulsado suficientes escombros en órbita para acumularse en un objeto del tamaño de la Luna. En prácticamente todas esas simulaciones, la mayor parte de lo que acaba en la Luna procedía del impactador y no de la Tierra.

Pero las muestras lunares del Apolo (y del Luna), por no hablar de los meteoritos lunares, muestran que la Luna y la Tierra tienen composiciones muy similares. Aparte de su falta de hierro y su extrema falta de agua, las rocas lunares coinciden con las proporciones isotópicas de la Tierra para los elementos de diagnóstico geoquímico titanio, calcio, silicio y (especialmente) oxígeno y tungsteno. Esto realmente acorrala a los dinamicistas: sólo en raras ocasiones, un 1% o 2% de las veces, sus simulaciones dan como resultado una Luna con una composición similar a la de la Tierra. También existe el problema de ajustar el impacto para que produzca el momento angular del actual sistema Tierra-Luna.

He escrito sobre posibles soluciones a estos enigmas (¿o es «conundra»?) aquí y aquí, pero ninguna idea cumple todos los requisitos. Uno puede imaginar que el impactador gigante y la proto-Tierra tenían composiciones casi idénticas – pero estadística e intuitivamente eso parece improbable.

En la revista Nature Geoscience del 9 de enero, los investigadores israelíes Raluca Rufu, Oded Aharonson y Hagai Perets argumentan que la noción de un único impacto gigante es errónea. En su lugar, proponen que la Tierra soportó docenas de impactos menores (pero aun así potentes) con objetos que oscilaban entre el 1% y el 10% de su masa, cada uno de los cuales expulsó restos a un disco en órbita. Los anillos se coagularon rápidamente en forma de lunas, y las interacciones de las mareas con la joven Tierra, mayoritariamente fundida, los impulsaron hacia el exterior. Con el tiempo, se acumularon hasta formar la Luna.

Este enfoque da como resultado una composición lunar que es una amalgama de muchas composiciones, lo que facilita las inflexibles restricciones isotópicas. Las contribuciones más parecidas a la Tierra proceden de colisiones casi frontales que perforaron profundamente el manto de nuestro planeta. Un par de golpes de refilón al final del proceso podrían haber ajustado el momento angular del sistema para que coincidiera con lo que existe ahora.

Como señala Gareth Collins (Imperial College, Londres) en una perspectiva de News & Views que acompaña al artículo, «los impactos de menor energía que formaron lunas dejarían partes de la Tierra indemnes. Por lo tanto, es posible que depósitos geoquímicos terrestres distintos hayan sobrevivido a la formación de la Luna». Y, de hecho, los investigadores han identificado porciones del manto de la Tierra cuya composición no coincide con la del resto de nuestro planeta.

Haciendo la Luna: ¿Lento o rápido?

El ensamblaje fragmentario previsto por el equipo israelí habría llevado mucho tiempo, quizá incluso 100 millones de años, lo que abre otro aspecto del debate sobre la formación de la Luna. Algunos científicos planetarios han argumentado, sobre todo por motivos geoquímicos, que la Luna podría haberse formado entre 150 y 200 millones de años después del inicio del sistema solar. Otros afirman que apareció mucho antes, en unas decenas de millones de años.

Otro nuevo análisis, publicado el 11 de enero en Science Advances, sostiene que la Luna se formó a toda prisa y se había solidificado en su mayor parte hace 4.510 millones de años, es decir, 60 millones de años después del nacimiento del sistema solar. La prueba, dicen Mélanie Barboni (Universidad de California, Los Ángeles) y seis colegas, se encuentra en ocho diminutos granos del mineral circón (ZrSiO4), recogidos por los astronautas del Apolo 14, en los que encontraron restos de uranio, plomo y hafnio utilizados para la datación isotópica de la edad.

Hace varios años, otro grupo de investigación había analizado estos mismos granos, y también llegó a una edad de formación temprana. Pero ese resultado tenía grandes incertidumbres, debido a las técnicas utilizadas. El equipo de Barboni rehizo la datación, midiendo cuidadosamente los isótopos de plomo resultantes de la desintegración radiactiva del uranio 235 y 238 y analizando también la desintegración del lutecio en hafnio. Por último, los investigadores también corrigieron la exposición de las muestras lunares a los rayos cósmicos, que pueden sesgar las relaciones isotópicas. Consideran que la edad resultante de 4.510 millones de años tiene una incertidumbre de no más de 10 millones de años, y que la Luna podría ser en realidad más antigua.

Más concretamente, los granos de circón del Apolo 14 se cristalizaron presumiblemente a partir del profundo océano de magma lunar (OML) que existió justo después de que se formara la Luna. Esto habría sucedido si la Luna se hubiera reunido en forma de escombros al rojo vivo después de un único y catastrófico impacto con la Tierra, pero es menos probable que docenas de pequeños trozos de luna enfriados se hayan coagulado en un único conjunto.

Echando agua al problema

Como si el Cómo y el Cuándo de la formación de la Luna no fueran lo suficientemente complicados, un tercer análisis nuevo argumenta que -a pesar de su extrema sequedad actual- la Luna probablemente contenía mucha agua cuando se formó. En el mismo número de Nature Geoscience, Yanhao Lin (Vrije Universiteit Amsterdam) y otras tres personas describen sus intentos experimentales de imitar cómo se solidificó el océano de magma de la Luna. Los minerales de menor densidad habrían flotado hacia la parte superior, formando una corteza.

Encuentran que el conjunto de minerales que se encuentran en la corteza lunar hoy en día -combinado con su grosor- sostienen que el agua formaba parte de la mezcla en una concentración de 270 a 1.650 ppm. Esto podría no parecer mucho – pero si se demuestra que es cierto habría implicaciones significativas.

«Un comienzo húmedo de la Luna, junto con las fuertes similitudes entre la composición de la Luna y la composición de la Tierra de silicato», concluye el equipo de Lin, «sugiere que concentraciones igualmente altas de agua estaban presentes en la Tierra en el momento del evento de formación de la Luna».

Raluca Rufu et al. «A Multiple-Impact Origin for the Moon». Nature Geoscience. 9 de enero de 2017.

Gareth S. Collins. «¿Combo de puñetazos o golpe de gracia?». Nature Geoscience. 9 de enero de 2017.

Mélanie Barboni et al. «Early Formation of the Moon 4.51 Billion Years Ago». Science Advances. 11 de enero de 2017.

Yanhao Lin et al. «Evidence for an Early Wet Moon from Experimental Crystallization of the Lunar Magma Ocean». Nature Geoscience. 9 de enero de 2017.

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