Los científicos y filósofos se han estado realizando esta pregunta durante siglos.
Inmediatamente después de que Copérnico nos descubriera el actual modelo del Sistema Solar con la Tierra como otro planeta y Sol en el centro del mismo, nos proporcionó otro modo de ver la Luna.
La primera teoría moderna sobre la formación de la Luna fue la de la teoría de fisión, propuesta por George Darwin (el hijo de Charles Darwin). Su razonamiento era que la Luna debía haberse desprendido de nuestro planeta, cuando era una esfera de roca derretida que rotaba a toda velocidad. Puede parecer una teoría muy simple, pero duró desde el siglo XIX hasta hace sólo unas décadas.
También se ha teorizado con que es posible que la Luna fuese capturada por la Tierra después de su formación, pero la verdad es que es raro que este tipo de interacciones gravitacionales terminen bien. Hace falta que la velocidad, la dirección, y un sinfín de factores, sean los ideales para que un objeto entre en órbita de otro sin estrellarse contra el planeta o sin ser expulsado por acelerar demasiado por estar demasiado cerca (de hecho, aprovechamos ese impulso gravitacional en nuestras sondas con destinos lejanos, aprovechando el empuje gravitacional de, por ejemplo, Júpiter para que nuestras sondas aumenten su velocidad sin necesitar combustible).
Quizá la atmósfera de la Tierra primitiva fuese mucho más grande y densa, y actuase como freno, haciendo que la trayectoria de la Luna se convirtiese en una órbita estable alrededor de nuestro planeta, pero parece poco probable…
Otra idea es que la Luna y la Tierra se formaron a la vez en sus posiciones actuales, como un sistema binario, y que la Tierra se llevó la mayor parte de la masa disponible, mientras la Luna se formaba con los restos sobrantes (pero aquí hay otros problemas para darle solidez a esta teoría, que veremos más abajo).
La teoría del gran impacto
La teoría más aceptada, a día de hoy, es que la Luna se formó cuando un planeta llamado Theia o Tea del tamaño de Marte chocó contra la Tierra hace 4 533 millones de años. Esta colisión convirtió a la Tierra (otra vez) en una bola de magma y expulsó material a la órbita. La mayor parte de ese material volvió a caer en el planeta, pero cierta cantidad se atrajo entre sí por la fuerza de la gravedad, formando a nuestro satélite.
Esta teoría surgió en 1946, cuando Reginald Aldworth Daly, de la Universidad de Harvard, cuestionó la teoría de George Darwin, calculando que un trozo de la Tierra que se escapase del planeta sería incapaz de llegar a la órbita actual de nuestro satélite, sugiriendo que un impacto, sin embargo, sí podría causarlo.
Pero no fue hasta 1974 cuando se empezó a considerar la teoría con más solidez, cuando William Hartmann y Donald Davis publicaron un estudio en el que sugerían que el Sistema Solar primitivo estaba plagado de pequeños objetos que chocaban contra los planetas constantemente.
La teoría del gran impacto explica muchos de los dilemas sobre la formación de la Luna. Por ejemplo, ¿por qué la Luna y la Tierra tienen núcleos de tamaño tan diferentes? Tras un impacto de un objeto del tamaño de Marte, las capas más ligeras de la Tierra salieron expulsadas a la órbita y dieron origen a la Luna, mientras las partes más densas volvieron a caer en el planeta. También nos sirve para explicar por qué el plano orbital de la Luna está inclinado respecto al de la Tierra. De haberse formado a la vez, estarían perfectamente alineadas con el plano orbital del Sol (y por esto la teoría del sistema binario no tenía mucha solidez…).
Es posible que el impacto no sólo no crease una luna, si no dos. La segunda, más pequeña, hubiera estado en una órbita inestable y hubiese chocado contra el lado oscuro de la Luna, lo que explicaría por qué la superficie de su cara oculta es tan diferente de la cara visible.
El hipotético planeta que hubiera chocado contra la Tierra de nombre Theia o Tea, se habría formado en los puntos de Lagrange L4 o L5 (es decir, justo por delante o justo por detrás de la Tierra), permaneciendo ahí durante un tiempo, mientras acumulaba masa. Eventualmente, cuando Theia llegó a acumular una masa similar a la de Marte, se vio desestabilizada por la presencia de Venus (y quizá también Júpiter) y comenzó a moverse caóticamente en su órbita, hasta que finalmente chocó con nuestro planeta.
El impacto, necesariamente, tuvo que ser de refilón. De otro modo, ambos planetas se hubiesen desintegrado, y durante unos cuantos cientos de millones de años (o quizá unos pocos miles) se hubiera formado un cinturón de asteroides entre Marte y Venus (que hubiera terminado desapareciendo por la acción gravitacional de ambos planetas).
Una evidencia de esta teoría la debemos gracias a los astronautas de las misiones Apollo de la NASA.
Las rocas que recogieron los astronautas entre los años 1969 y 1972 demostraron que los minerales lunares tienen una conexión química clara con las rocas terrestres. En particular, muestran unos cocientes de isótopos de oxígeno exactamente idénticos a los de la Tierra. Esta se considera la demostración definitiva del origen común de la Luna y la Tierra, dado que se desconocen otros cuerpos planetarios que tengan cocientes de oxígeno idénticos, tal como revelan los meteoritos llegados de Marte o del asteroide Vesta.
¿Y por qué presentan otros cuerpos planetarios unos cocientes de isótopos de oxígeno tan diferentes? Eso es debido al hecho de que estos cuerpos planetarios se formaron a diferentes distancias del Sol. Concretamente, se agregaron minerales para formar planetesimales y, más adelante, a partir de estos planetesimales se formaron los planetas que conocemos. La escala temporal en la cual tuvo lugar este proceso fue de decenas de millones de años.
Por este motivo, los diferentes cuerpos planetarios retuvieron cocientes de oxígeno bien diferentes. Y como el cociente de oxígeno es característico de cada cuerpo planetario, el hecho de que sea igual en la Tierra y en la Luna indica que ambos astros tienen un mismo origen.
Aunque la teoría del gran impacto nos da muchas respuestas, también plantea sus propias preguntas. Por ejemplo, un choque así implica, por fuerza, que tuvo que formarse un océano de magma sobre todo el planeta, pero se han encontrado materiales en el manto terrestre que parecen no haber estado nunca en un océano de magma.
Interrogantes en la propia Luna
La cantidad de óxido de hierro de la Luna está justo entre la cantidad de Marte (un 18%) y el manto terrestre (un 8%), algo que descartaría que la mayor parte del material de la Luna provenga de la Tierra. Por otro lado, es que si la mayor parte del material proto-lunar proviene del cuerpo impactante, la Luna debería estar enriquecida en elementos siderófilos, cuando en realidad es deficiente en ellos.
En cualquier caso, la hipótesis de Theia es la que mejor nos permite entender por qué tenemos un satélite tan grande en nuestro planeta (en comparación a la Tierra). Se dice comúnmente que sin ella, la vida como la conocemos en nuestro planeta jamás hubiera podido existir… Sea como fuese, su presencia en el cielo ha sido la inspiración de incontables seres humanos.
Fuentes:
