Simulaciones que podrían desentrañar el misterio de la formación de la Luna

Unos astrónomos han dado un paso hacia la comprensión de cómo la Luna podría haberse formado a partir de una gigantesca colisión entre la Tierra temprana y otro objeto masivo hace 4.500 millones de años.

Científicos dirigidos por la Universidad de Durham, Reino Unido, ejecutaron simulaciones de supercomputadora en la instalación de computación de alto rendimiento DiRAC, con  las cuales enviaron un planeta del tamaño de Marte, llamado Tea, a chocar con la Tierra temprana.

Sus simulaciones produjeron un cuerpo orbitante que podría potencialmente evolucionar en un objeto parecido a la Luna.

Aunque los investigadores se apresuran a decir que esto no es una prueba definitiva del origen de la Luna, añaden que podría ser una etapa prometedora para comprender cómo se podría haber formado nuestro vecino más cercano.

Los hallazgos se publicaron en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Se cree que la Luna se formó en una colisión entre la Tierra temprana y Tea, que los científicos creen podría haber sido un antiguo planeta de nuestro sistema solar, del tamaño de Marte.

Los investigadores hicieron simulaciones para rastrear el material de la Tierra temprana y Tea durante cuatro días después de su colisión, y luego hicieron otras simulaciones después de hacer girar a Tea como una bola de billar.

Imagen fija de una sección transversal de una simulación en 3D realizada por investigadores que investigan cómo una colisión entre la Tierra temprana y un objeto del tamaño de Marte podría haber llevado a la formación de la Luna. (Foto: Sergio Ruiz-Bonilla)

La colisión simulada con la Tierra temprana produjo diferentes resultados dependiendo del tamaño y la dirección del giro inicial de Tea.

En un extremo, la colisión fusionó los dos objetos, mientras que en el otro se produjo un golpe rasante y una posterior fuga.

Es importante destacar que la simulación en la que no se añadió ningún giro a Tea produjo un cúmulo de material autogravitatorio con una masa de alrededor del 80 por ciento de la Luna, mientras que se creó otro objeto parecido a la Luna cuando se añadió una pequeña cantidad de giro.

La acumulación resultante, que se asienta en una órbita alrededor de la Tierra post-impacto, iría creciendo al barrer el disco de escombros que rodea nuestro planeta.

La acumulación de materia simulada también tiene un pequeño núcleo de hierro, similar al de la Luna, con una capa exterior de materiales de la Tierra temprana y de Tea.

El reciente análisis de las relaciones de isótopos de oxígeno en las muestras lunares recogidas por las misiones espaciales Apolo sugiere que una mezcla de material perteneciente a la Tierra temprana y al impactador podría haber formado la Luna.

El autor principal, Sergio Ruiz-Bonilla, investigador doctoral en el Instituto de Cosmología Computacional de la Universidad de Durham, dijo: "Añadir diferentes cantidades de giro a Tea en las simulaciones, o no teniendo nada de giro, proporciona una amplia gama de resultados diferentes de lo que podría haber ocurrido cuando la Tierra temprana fue golpeada por un objeto masivo hace todos esos miles de millones de años. Es emocionante que algunas de nuestras simulaciones produjeran este cúmulo orbital de material que es relativamente no mucho más pequeño que la Luna, con un disco de material adicional alrededor de la Tierra post-impacto que ayudaría a que el cúmulo creciera en masa con el tiempo. Yo no diría que esto es la Luna, pero ciertamente es un lugar muy interesante para seguir buscando".

El equipo de investigación dirigido por Durham ahora planea hacer más simulaciones alterando la masa, velocidad y velocidad de giro tanto del objetivo como del impactador para ver qué efecto tiene esto en la formación de una Luna potencial.

El coautor, el Dr. Vincent Eke, del Instituto de Cosmología Computacional de la Universidad de Durham, dijo: "Obtenemos una serie de resultados diferentes dependiendo de si introducimos o no el giro en Tea antes de que se estrelle contra la Tierra temprana. Es particularmente fascinante que cuando no se añade ningún giro o muy poco giro a Tea, el impacto con la Tierra temprana deja un rastro de escombros, que en algunos casos incluye un cuerpo lo suficientemente grande como para merecer ser llamado proto-Luna. Puede que haya una serie de posibles colisiones que aún no han sido investigadas que podrían acercarnos aún más a entender cómo se llegó a formar la Luna". (Fuente: NCYT Amazings)