Según la principal teoría sobre cómo se formó el sistema Tierra-Luna (la Hipótesis del impacto gigante), un objeto del tamaño de Marte (llamado Theia) chocó con una protoTierra hace 4.500 millones de años. Esto convirtió ambos objetos en lava fundida, que finalmente se fusionó y se enfrió para formar la Tierra y la Luna. Con el tiempo, la Luna migró hacia afuera y finalmente alcanzó su órbita actual, bloqueada por mareas, alrededor de la Tierra, donde un lado está permanentemente frente a nosotros. Durante décadas, los científicos han debatido dónde pudo haberse originado Theia, si se formó en el Sistema Solar interior o exterior.
De acuerdo a nueva investigación desde Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar (MPS), Theia y la Tierra eran en realidad «vecinas» (en el sentido cósmico). Como sostienen en un artículo publicado recientemente, Theia probablemente se originó en el Sistema Solar interior. Su análisis se basa en el examen de las proporciones de isótopos de hierro en las rocas lunares devueltas por los astronautas del Apolo, en comparación con las encontradas en la Tierra. Esto permitió al equipo limitar la composición de Theia y rastrear sus orígenes.
El equipo fue dirigido por Timo Hopp, geocientífico y director de laboratorio del MPS y del Departamento de Ciencias Geofísicas de la Universidad de Chicago. A él se unieron colegas de ambas instituciones, así como investigadores del Departamento de Ciencias Planetarias y de la Tierra de la Universidad de Hong Kong, el CNRS Laboratoire Magmas et Volcans en la Université Clermont Auvergney el Departamento de Ciencias Ambientales y de la Tierra de la Universidad Estatal de Michigan. Su estudio «El impactador Theia, que formó la Luna, se originó en el interior del Sistema Solar.«, apareció el 20 de noviembre en la revista Ciencia.
Los científicos comenzaron a sospechar por primera vez que la Tierra y la Luna se formaron juntas cuando los astronautas del Apolo devolvieron muestras de roca lunar a la Tierra. Estas rocas revelaron que la corteza de la Luna era muy similar a la de la Tierra, compuesta predominantemente de minerales de silicato y metales. Otros experimentos con sismómetros demostraron que la Luna también tenía una estructura similar, compuesta por una corteza y un manto de silicato y un núcleo de hierro y níquel. Esto llevó a la hipótesis del impacto gigante, pero quedaban dudas sobre el tamaño, la composición y su punto de origen de Theia en el Sistema Solar.
Dado el catastrófico destino de Theia y el paso del tiempo, responder estas preguntas es un gran desafío. Afortunadamente, quedan rastros de Theia en rocas encontradas en la Tierra y la Luna actuales, que los científicos comparan para determinar si se originaron en Theia. Esto es precisamente lo que hicieron Hopp y sus colegas al examinar isótopos de hierro en 15 rocas terrestres y seis muestras lunares, comparándolas entre sí y con varios meteoritos. Las proporciones de estos isótopos en un cuerpo pueden revelar dónde se formó, ya que los científicos creen que no era probable que los isótopos de diferentes elementos se distribuyeran uniformemente en el Sistema Solar primitivo.
En resumen, se teoriza que hace miles de millones de años, cuando los planetas aún se estaban formando, los isótopos de hierro, sílice, carbono y otros componentes básicos se encontraban en proporciones diferentes en el Sistema Solar exterior que los que se encuentran más cerca del Sol. Además de los isótopos de hierro, el equipo también consideró los de cromo, molibdeno y circonio. Dijo el coautor Nicolas Dauphas de la Universidad de Chicago y la Universidad de Hong Kong:
Estos elementos tienen diferentes afinidades por el metal y por tanto se dividen en mantos planetarios en diferentes proporciones; ¡Por eso el oro es tan raro y precioso! Nos dan acceso a diferentes fases de formación planetaria.
Utilizando cálculos de equilibrio de masa con una precisión sin precedentes, sus resultados mostraron que la Tierra y la Luna tienen composiciones isotópicas de hierro independientes de la masa indistinguibles. Esto respalda mediciones anteriores de relaciones isotópicas para otros elementos, incluidos el cromo, el calcio, el titanio y el circonio, que ya habían demostrado que la Tierra y la Luna son indistinguibles a este respecto. Desafortunadamente, estas similitudes no respaldan ninguna conclusión directa sobre Theia, ya que hay demasiados escenarios posibles de colisión y preguntas sin respuesta sobre cómo la colisión redistribuyó su material.
Si bien la mayoría de los modelos sostienen que la Luna se formó casi en su totalidad a partir de material de Theia, puede estar compuesta principalmente de material del manto de la protoTierra. Además, existe la posibilidad de que el material de la Tierra y Theia se mezclaran hasta el punto de volverse inseparables. Sin embargo, los resultados del equipo les permitieron considerar escenarios basados en diferentes composiciones de la protoTierra y de Theia, así como en diferentes tamaños de Theia. A partir de esto, pudieron obtener una imagen más clara de los planetas y el evento de impacto, basándose en cómo dio forma al sistema Tierra-Luna que vemos hoy.
El escenario más adecuado que encontraron fue que tanto la Tierra como Theia se originaron en el Sistema Solar interior. Esto fue respaldado por el examen de meteoritos realizado por el equipo. Dado que son esencialmente material sobrante de la formación del Sistema Solar (y diferentes clases se formaron en diferentes regiones), los meteoritos pueden revelar qué materiales de construcción estaban disponibles durante el Sistema Solar temprano. Basándose en el análisis del equipo, determinaron que Theia probablemente se formó más cerca del Sol que nuestro planeta.
«El escenario más convincente es que la mayoría de los componentes básicos de la Tierra y Theia se originaron en el Sistema Solar interior», dijo Hopp. «Es probable que la Tierra y Theia hayan sido vecinas».
Estos resultados proporcionan pistas adicionales sobre cómo era el Sistema Solar primitivo. Entre el Impacto Gigante que creó el sistema Tierra-Luna, el Bombardeo Intenso Tardío y cómo los objetos expulsados desde el Sistema Solar exterior migraron hacia adentro (causando colisiones en el camino), parece seguro decir que nuestro vecindario Solar era un lugar áspero y violento. Pero fue de esta destrucción y recombinación de donde surgieron nuestro planeta y su único satélite natural, dando lugar finalmente a la vida tal como la conocemos. Me vienen a la mente las famosas palabras de Pablo Picasso: «Todo acto de creación es primero un acto de destrucción».
Lectura adicional: Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar