Por qué la Luna acabó en el sitio en el que está

Cerca de 50 años después de que el hombre caminara por primera vez en la Luna, la raza humana está otra vez intentando alunizar en el satélite de la Tierra.

Sólo este año, una sonda robótica china alunizó en el lado oscuro de la Luna, mientras que India está cerca de poner su vehículo lunar en el satélite, e Israel continúa con su misión que busca tocar su superficie, a pesar del fracaso de su última aventura.

La NASA , entretanto, anunció que quiere enviar astronautas al polo sur de la Luna para 2024.

Pero mientras que estas misiones tratan de profundizar nuestro conocimiento sobre este cuerpo celeste, todavía estamos tratando de entender una pregunta fundamental sobre ella: ¿cómo acabó en el lugar en que está?

Experimentos

El 21 de julio de 1969, la tripulación del Apolo 11 instaló el primer conjunto de espejos para reflejar rayos láser enviados desde la Tierra.

Los experimentos posteriores que utilizaron este sistema ayudaron a los científicos a determinar la distancia entre la Tierra y la Luna por los últimos 50 años.

Ahora sabemos que la órbita de la Luna está aumentando 3,8 cm por año. Es decir, se está alejando de la Tierra.

Esta distancia, y el uso de las rocas lunares para estimar que la Luna se formó hace 4.500 millones de años, son la base para la hipótesis del gran impacto (la teoría de que la Luna se formó con los escombros provocados por una colisión en la historia temprana de la Tierra).

¿Quién tiene el control sobre la Luna y sus recursos?

Pero si asumimos que el alejamiento de la Luna siempre ha sido de 3,8 cm por año, tenemos que retroceder 13.000 millones de años para llegar a un momento en que la Tierra y la Luna estaban juntas (para que se formase la Luna).

Esto fue hace demasiado tiempo, pero el desajuste no es sorprendente, y podría explicarse por los antiguos continentes y mareas del mundo.

Mareas y alejamiento

La distancia a la Luna puede relacionarse con la historia de las configuraciones continentales en nuestro planeta.

La pérdida de energía de las mareas (debido a la fricción entre el océanos en movimiento y el lecho marino) ralentiza la velocidad de rotación del planeta, lo que obliga a la Luna a alejarse de la Tierra.

Las mareas están controladas en gran parte por la forma y el tamaño de las cuencas oceánicas.

Cuando las placas tectónicas de la Tierra se mueven, cambia la geometría del océano, y también las mareas.

Esto afecta el retroceso de la Luna, que se ve más pequeña en el cielo.

Esto quiere decir que, si sabemos cómo cambiaron de posición las placas tectónicas de la Tierra, podemos estimar dónde estaba la Luna en relación a nuestro planeta en un momento determinado.

Sabemos que la fuerza de la marea (y del retroceso de la Luna) también depende de la distancia entre la Tierra y la Luna. Por eso podemos asumir que las mareas eran más fuertes cuando la Luna era joven y estaba más cerca de nuestro planeta.

Como la Luna retrocedió rápidamente en su historia temprana, las mareas se fueron volviendo más débiles y el retroceso más lento.

Cálculos

Los cálculos matemáticos que describen esta evolución fueron desarrollados primero por George Darwin, hijo del gran Charles Darwin, en 1880.

Pero esta fórmula genera el problema opuesto cuando incorporamos cifras actuales.

El cálculo predice que la Tierra y la Luna estaban cerca solo hace 1.500 millones de años.

La fórmula de Darwin solo puede reconciliarse con las estimaciones modernas de la edad y la distancia de la Luna si su ritmo típico de retroceso se reduce a cerca de un centímetro por año.

La implicancia es que las mareas de hoy tienen que ser anormalmente grandes, y por eso el ritmo de retroceso de 3,8 cm al año.

La razón de estas grandes mareas es que el Océano Atlántico Norte actual tiene el ancho y la profundidad correctos para estar en resonancia con la marea, por lo que el período natural de oscilación es cercano al de la marea, lo que les permite volverse muy grandes.

Es como un niño en un columpio: llega más largo si lo empujan en el momento justo.

Pero si retrocedemos en el tiempo -unos millones de años son suficientes-, veremos que la forma del Atlántico Norte es lo suficientemente diferente como para que esta resonancia desaparezca, por lo que el ritmo de retroceso de la Luna habría sido más lento.

A medida que las placas tectónicas hicieron cambiar a los continentes de lugar, y a medida que la disminución del ritmo de rotación de la Tierra cambió la duración de los días, y los períodos y fuerza de las mareas habría cambiado.

Pero no tenemos información detallada de las mareas durante un largo período de tiempo y, como resultado, no podemos decir dónde estaba la Luna en un pasado lejano.

Sedimentos

Un enfoque prometedor para resolver esto es tratar de detectar los ciclos de Milankovitch a partir de cambios físicos y químicos en sedimentos antiguos.

Estos ciclos se producen debido a variaciones en la forma y orientación de la órbita de la Tierra, y a variaciones en la orientación del eje de la Tierra.

Estos produjeron ciclos climáticos, como la edad de hielo de los últimos millones de años.

La mayoría de los ciclos de Milankovitch no cambian sus períodos a lo largo de la historia de la Tierra, pero algunos se ven afectados por la velocidad de rotación de la Tierra y la distancia a la Luna.

Si podemos detectar y cuantificar esos períodos en particular, podemos usarlos para estimar la longitud del día y la distancia entre la Tierra y la Luna en el momento en que se depositaron los sedimentos.

Hasta ahora, esto solo se ha intentado para un punto en el pasado distante.

Sedimentos recogidos en China indican que hace 1.400 millones de años la distancia entre la Tierra y la Luna era de 341,000 km (su distancia actual es de 384,000 km).

Ahora estamos tratando de repetir estos cálculos con sedimentos de cientos de lugares en diferentes períodos de tiempo.

Esto nos proporcionará un registro sólido y casi continuo del retroceso lunar en los últimos mil millones de años, y nos permitirá hacernos una mejor idea de cómo cambiaron las mareas en el pasado.

Juntos, estos estudios interrelacionados producirán una imagen consistente de cómo el sistema Tierra-Luna ha evolucionado a través del tiempo.

Autor: Mattias Green, profesor adjunto de Oceanografa física en la Universidad de Bangor y David Waltham es profesor de Geofísica de Royal Holloway, Universidad de Londres.

Artículo originalmente publicado en The Conversation.