viernes, 3 de junio de 2016

Theia: muerte de un planeta, nacimiento de una luna

Theia era un protoplaneta del Sistema Solar teorizado para dar explicación a la existencia de la Luna en una teoría llamada hipótesis del gran impacto. Se cree que fue un planeta del tamaño de Marte. El nombre de Theia proviene de la mitología griega, ya que Theia o Tea era la titánide madre de la diosa lunar Selene.
La teoría más aceptada por la comunidad científica es que Theia se formó en un punto de Lagrange respecto a nuestro planeta. Los puntos de Lagrange, también denominados puntos L o puntos de libración, son las cinco posiciones en un sistema orbital donde un objeto, sólo afectado por la gravedad, puede estar teóricamente estacionario respecto a dos objetos más grandes, como es el caso de Theia, con respecto al Sol y a la Tierra.


-El punto L1 está entre las dos masas grandes M1 y M2 en la recta que las une. Es el más intuitivo de los puntos de Lagrange: aquel en que las atracciones opuestas de los dos cuerpos mayores se compensan.
-El punto L2 está en la línea definida por las dos masas grandes M1 y M2, y más allá de la más pequeña de las dos. En él la atracción gravitatoria de los dos cuerpos mayores compensa la fuerza centrífuga causada por el menor.
-El punto L3 está en la línea definida por las dos masas grandes M1 y M2, y más allá de la mayor de las dos.
-El punto L4 y el punto L5 están en los vértices de triángulos equiláteros cuya base común es la recta que une las dos masas, de forma que el punto L4 precede al cuerpo pequeño un ángulo de 60º visto desde la masa grande, mientras que L5 gira detrás del cuerpo pequeño, aunque con radio mayor que éste, con un retraso de 60º visto a su vez desde el cuerpo grande. Estos puntos, así como el cuerpo menor de masa M2, no giran sobre el cuerpo grande, sino sobre el baricentro de ambos cuerpos. Las Nubes de Kordylewski son grandes concentraciones de polvo que parecen existir en los Puntos de Lagrange L4 y L5 del sistema Tierra-Luna. Fueron vistas por el astrónomo polaco Kazimierz Kordylewski en los años sesenta pero hay todavía controversia acerca de si realmente existen, debido a su debilidad extrema.
Kordylewski vio en octubre de 1956, una luz de un tamaño angular aproximado de 2° y tan luminoso como el Gegenschein. Las fotografió en 1961 cuando parecían cambiar de tamaño y forma. En 1967 J. Wesley Simpson hizo observaciones con el Observatorio Kuiper Aerotransportado.
Si tienen de hecho 2° de tamaño angular visto desde la Tierra, significa que podrían tener por lo menos 14.000 km por encima del tamaño de la Tierra.


Los científicos creen que Theia se formó en L4. Este punto es una zona estable que permite la acreción de materia planetaria en competición con la Tierra. Theia comenzó a formarse en el eón Hadeico, Hádico o Hadeano, una división informal de la escala temporal geológica, es la primera división del Precámbrico. Comienza en el momento en que se formó la Tierra hace unos 4.570 millones de años y termina hace 3.800 millones de años durando 770 millones de años, cuando comienza el eón Arcaico.
Cuando el protoplaneta Theia creció hasta un tamaño comparable al de Marte, unos 20 ó 30 millones de años después de su formación, se volvió demasiado masivo para permanecer de forma estable en esta órbita. La fuerza gravitacional impulsaba a Theia fuera del punto de Lagrange que ocupaba, al mismo tiempo que la fuerza de Coriolis empujaba al planeta de vuelta al mismo. Como consecuencia de ello, su distancia angular a la Tierra comenzó a fluctuar, hasta que Theia tuvo masa suficiente para escapar de L4.
Mientras Theia se encontraba atrapada en la órbita cíclica, la Tierra tuvo tiempo para diferenciar su estructura en el núcleo y manto que actualmente presenta. Theia también podría haber desarrollado alguna estratificación durante su estadio en L4.
Se piensa que el impacto pudo haber acontecido unos cientos de años después del escape definitivo. Se ha calculado que esto ocurrió hace 4.533 millones de años; se cree que Theia impactó contra la Tierra con un ángulo oblicuo a una velocidad de 40.000 km/h, destruyendo a Theia y expulsando la mayor parte del manto de su manto y una fracción significativa del manto terrestre hacia el espacio, mientras que el núcleo de Theia se hundió dentro del núcleo terrestre. Ciertos modelos muestran que la colisión entre ambos cuerpos fue rasante y que Theia quedó en una órbita baja, estando unida con la Tierra por un puente de materia; posteriormente se alejó hasta varios diámetros terrestres para volver a chocar con la Tierra y acabar destruido por completo. Las condiciones existentes en el entorno terrestre tras el impacto fueron cuando menos infernales, con el planeta fundido en su totalidad y rodeado por una atmósfera de roca vaporizada a una temperatura de 4.000°, que alcanzó hasta ocho radios terrestres.
Estimaciones actuales basadas en simulaciones por ordenador de dicho suceso sugieren que el 2% de la masa original de Theia acabó formando un disco de escombros, la mitad del cual se fusionó para formar la Luna.  Independientemente de la rotación e inclinación que tuviera la Tierra antes del impacto, después de éste el día habría tenido una duración aproximada de cinco horas y el ecuador terrestre se habría desplazado más cerca del plano de la órbita lunar.
Es posible, de acuerdo con diversas simulaciones, que se hubieran formado dos lunas a una distancia de 20.000 kilómetros de la Tierra. Sin embargo, la interna acabaría colisionando de nuevo con nuestro planeta o chocando con la otra 1.000 años después de su formación.



Evidencias indirectas de este escenario de impacto provienen de las rocas recogidas durante las misiones Apolo, que muestran que la abundancia de los isótopos de oxígeno es prácticamente igual a la que existe en la Tierra. La composición de la corteza lunar rica en anortosita así como la existencia de muestras ricas en KREEP, apoyan la idea de que en un pasado una gran parte de la Luna estuvo fundida, y un gigantesco impacto pudo aportar la energía suficiente para formar un océano de magma de estas características. Distintas evidencias muestran que si la Luna tiene un núcleo rico en hierro, éste ha de ser pequeño, menor de un 25% del radio lunar, a diferencia de la mayor parte de los cuerpos terrestres en donde el núcleo supone en torno al 50% del radio total. Las condiciones de un impacto dan lugar a una Luna formada mayoritariamente por los mantos de la Tierra y del cuerpo impactante -con el núcleo de este último agregándose a la Tierra- y satisfacen las restricciones del momento angular del sistema Tierra-Luna.

A pesar de ser la teoría dominante para explicar el origen de la Luna, existen varios interrogantes que no han sido resueltos. Entre éstos se incluyen:

-Las relaciones entre los elementos volátiles en la Luna no son consistentes con la hipótesis del gran impacto. En concreto cabría esperar que la relación entre los elementos rubidio/cesio fuera mayor en la Luna que en la Tierra, ya que el cesio es más volátil que el rubidio, pero el resultado es justamente el contrario.
-No existe evidencia de que en la Tierra haya existido un océano de magma global (una consecuencia derivada de la hipótesis del gran impacto), y se han encontrado materiales en el manto terrestre que parecen no haber estado nunca en un océano de magma.
-El contenido del 13% de óxido de hierro (FeO) en la Luna -superior al 8% que tiene el manto terrestre- descarta que el material proto-lunar pueda provenir, excepto en una parte pequeña, del manto de la Tierra.
-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.
-Ciertas simulaciones de la formación de la Luna requieren que la cantidad de momento angular del sistema Tierra-Luna sea aproximadamente el doble que en la actualidad. Sin embargo, estas simulaciones no tienen en cuenta la rotación de la Tierra antes del impacto, por lo que algunos investigadores consideran que esto no es evidencia suficiente para descartar la hipótesis del gran impacto.
Bibliografía:

http://www.ias.ac.in/jessci/dec2005/ilc-3.pdf
http://es.wikipedia.org/wiki/Theia_%28planeta%29
http://es.wikipedia.org/wiki/Nubes_de_Kordylewski
http://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_del_gran_impacto
http://www.scientificpsychic.com/etc/timeline/historia-de-la-tierra.html
http://www.vega00.com/2011/03/la-teoria-sobre-theia-y-la-formacion-de.html
http://www.nature.com/ngeo/journal/v5/n4/full/ngeo1429.html

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