Big Splash

O Big Splash ou grande impacto é unha teoría astronómica que postula que a formación da Lúa debeuse ó impacto contra a Terra dun planeta desaparecido, coñecido coma Theia. 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.

Lúa

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?

Theia

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.

Big Splash – a formación da Lúa

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.

Véxase tamén

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