Por: Gustavo Salgado E.
gustavos@ucm.es
Noviembre 26 de 2015
Resumen: Como un cuadro mal colocado sobre una pared, la órbita de la Luna alrededor de la Tierra luce una inclinación de 5º respecto al plano orbital de la Tierra. Los modelos matemáticos de formación del sistema Tierra-Luna, predicen que este desplazamiento no debería existir, por lo que la situación ha desconcertado a los investigadores durante años.
El modelo más aceptado sobre la formación de la Luna, afirma que esta surgió por el impacto de un gran objeto sobre la superficie terrestre, pero todos los modelos matemáticos aseguran que la órbita lunar debería haberse mantenido en el plano ecuatorial de la Tierra. Pero algo pasó después que inclinó la órbita de la Luna unos 5º, ¡diez veces más de lo esperado!
Esta diferencia entre teoría y observación se conoce con el original nombre de “Problema de la inclinación lunar”, durante años los investigadores han intentado resolver ese enigma, y este jueves 26 de noviembre del 2015, en la revista Nature bajo el título: “Encuentros colisionales y el origen de la inclinación lunar”, los astrónomos franceses Kaveh Pahlevan y Alessandro Morbidelli presentan su solución al problema: Los culpables son planetesimales, pequeños cuerpos planetarios cuyo efecto gravitacional bastó para inclinar la órbita de la Luna.
Pahlevan y Morbidelli identifican una solución convincente y sencilla a este problema, la interacción de una cantidad muy pequeña de materia sería suficiente para explicar la órbita lunar actual. Planetesimales con una masa de entre 0,0075 y 0,015 veces la masa de la Tierra podrían excitar la órbita y desplazarla 5º. La existencia de una población de estos objetos podría explicar también cómo elementos como el iridio, platino y oro fueron entregados a capas externas de la tierra después de la formación de la Luna.
La Tierra se formó hace unos 4.543 millones de años, 4,5 millones de años después, un impacto gigante con la Tierra 1 se cree que generó un disco de desechos que luego formó la Luna. Las colisiones entre estos desechos disiparon energía y eliminó movimientos relativos hacia arriba y abajo, de esta manera la Luna se estabilizó aproximadamente en una órbita en el plano ecuatorial de la Tierra.
Pahlevan y Morbidelli utilizan simulaciones de Monte Carlo para considerar los efectos de una población tal de objetos. Sus simulaciones comienzan con una Luna en órbita en el plano ecuatorial de la Tierra cerca de nuestro planeta (fig. 1) con el tiempo, la órbita de la Luna se expande debido a interacción de marea con la Tierra y es perturbada gravitacionalmente por los objetos planetesimales, hasta que se agote esta población, lo que sucede en unas pocas decenas de millones de años.
Figura 1: a) Cuando la Luna se formó, su órbita estaba aproximadamente en el plano del Ecuador de la Tierra. Con el tiempo, luego amplió su órbita. b) Pahlevan y Morbidelli proponen que las interacciones colisionales con objetos grandes al pasar a través del Sistema Solar temprano habrían perturbado fuertemente la órbita de la Luna. c) El efecto acumulativo de estas interacciones habrían inclinado el plano orbital de la Luna lo suficiente como para explicar la inclinación actual de la Luna al plano orbital de la Tierra alrededor del Sol. El radio orbital de la Luna en b y c no se muestra a escala.
El modelo de Pahlevan y Morbidelli, servirá para comprender mejor cómo se creó y evolucionó el sistema Tierra-Luna, que es un sistema dinámicamente acoplado, la gravedad de la Luna provoca las mareas, la duración del día e incluso los ritmos biológicos del ser humano, y estas interacciones causan que la rotación de la Tierra disminuya mientras que la órbita de la luna se aleja. Por este motivo esos 5º de diferencia podrían haber provocado que el planeta en el que vivimos fuera algo distinto. La inclinación, por ejemplo, es responsable de que los eclipses lunares tengan lugar aproximadamente cada seis meses, en vez de cada mes. Además, los pequeños cuerpos planetarios que se unieron a nuestro planeta traían consigo oro y platino, dos metales preciosos que tuvieron una gran influencia en nuestra cultura. El precio para contar con ellos sobre la Tierra fue inclinar la Luna, y convertir los eclipses en un fenómeno nada habitual.
Referencias divulgativas:
http://www.muyinteresante.es/ciencia/articulo/descubren-por-que-la-luna-esta-tan-inclinada-371448532536 [Sitio consultado el 26/11/2015]
Referencias científicas:
https://www-n.oca.eu/pahlevan/publications.html [Sitio consultado el 26/11/2015]
Pahlevan, K. & Morbidelli, A. (26 November 2015). Nature, 527, 492–494
Touma, J. & Wisdom, J. Evolution of the Earth–Moon system. (1994). Astron. J. 108, 1943–1961
Salmon, J. & Canup, R. M. Lunar accretion from a Roche-interior fluid disk. (2012). Ap. J. 760, 83
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