Podria un impacte gegant haver vaporitzat la Terra per crear la Lluna?
En un nou gir sobre la teoria de l’impacte gegant, una nova idea posa en relleu que la Lluna podria haver-se format a partir de les restes de la Terra després d’una col·lisió èpica amb un altre cos de mida planetària (la meitat del planeta Mart).
Després de tot el temps i l’esforç que els humans han dedicat a observar i estudiar la Lluna, hi ha un enigma terrible que encara no hem sabut resoldre, com es va formar?
La majoria dels científics planetaris coincideixen que la nostra Lluna es va crear quan un cos de mida planetària va impactar a la Terra després d’haver-se format gairebé per complet. Però semblen estar en desacord sobre gairebé tota la resta! Ara, un grup d’investigadors ha plantejat una idea que reivindica l’anomenada teoria de la “Gran Desintegració: si l’impacte gegant va destruir per primera vegada la Terra, la Lluna podria haver-se format a partir de les restes vaporitzades del nostre planeta.
La teoria més antiga, desenvolupada en la dècada de 1970, proposa que un objecte amb la massa de Mart va impactar amb la Terra, i va llançar grans quantitats de roca en un anell orbital que es va unir per formar la Lluna. La major part de la Lluna hauria estat fabricada amb material des del mantell de l’impactor. L’angle de l’impacte va donar a la Lluna el seu moment angular actual.
Però amb els anys han sorgit problemes amb la teoria. Per una banda, els astrònoms no han trobat cap rastre de la identitat química de l’impactor. Al contrari, les mesures de les proporcions isotòpiques de diferents elements, com els tres isòtops d’oxigen, 16 O, 17 O i 18 O, mostren que la Lluna i la Terra estan fetes exactament de la mateixa matèria. Això és estrany perquè tots els altres cossos del sistema solar amb proporcions isotòpiques conegudes tenen les seves pròpies signatures diferents.
Els investigadors han tractat d’elaborar un mecanisme que podria haver emmascarat la signatura de l’impactor o barrejar-la amb el material suficient de la Terra perquè no es distingeixin. Hi ha molts mecanismes possibles: barrejar-se durant i després de l’impacte, haver patit un impacte més energètic que podria haver derivat en més material a la Lluna procedent de la Terra, o haver patit múltiples impactes en lloc d’un sol.
Però l’any 2017, els investigadors Sarah Stewart (Universitat de Califòrnia, Davis) i el seu estudiant graduat Simon Lock (Universitat de Harvard) van anar un pas més enllà i van proposar un nou enfocament. Van desenvolupar models informàtics que mostren que quan dos objectes de massa terrestre xoquen, un possible resultat és que es converteixin en sinestia, una massa de roca vaporitzada i de metall que pren la forma d’un donut gegant connectat a un nucli central ric en metall. La nebulosa central és el nucli supervivent del planeta. Està connectat a un torus exterior fabricat principalment amb roques de silicat que gira ràpidament i s’expandeix més enllà de l’òrbita lunar.
Lock diu que molts investigadors tenen problemes per comprendre fins i tot què és una sinestia. “Molts pensen que la sinestia és una espècie de capa sobre un planeta en comptes de pensar és com tot el planeta”, diu Lock. “El planeta és la sinestia”.
Una sinestia podria haver actuat com el mesclador final: l’impactor i el cos impactat haurien aconseguit gairebé l’equilibri químic total. Ara, Lock i Stewart, juntament amb altres investigadors, han estudiat com podria haver estat una sinestia terrestre i com de s’adapta el seu model a algunes observacions clau del sistema Terra-Lluna. Els seus resultats s’han publicat en línia el 28 de febrer al Journal of Geofhysical Research. Aquí podeu llegir l’article complet.
En el seu model, la Lluna es forma dins del torus orbitant de la sinestia. A mesura que el vapor de roca irradia calor i es refreda, comença a condensar-se en gotes de roca líquida. Els fragments de roca sòlida, llançats en òrbita per l’impacte, actuen com a llavors que acreten gotetes, que creixen cap a cossos més grans que s’acaben unint.
Finalment, la sinestia es va reduir sota l’òrbita lunar, deixant finalment una Lluna totalment formada però encara fosa.
Una restricció clau a qualsevol escenari d’origen lunar explica per què la Lluna té tan pocs elements volàtils, com l’oxigen i el diòxid de carboni, en comparació amb la Terra. Els investigadors han estimat que el torus de la sinestia hauria aconseguit alta temperatura i pressió. A mesura que les coses es refredaven allà, el material més fàcilment vaporitzable es mantenia en una fase gasosa més llarga, que no hauria condensat a la Lluna.
El model sinestia també és més flexible sobre la massa de l’impactor. La teoria de l’ipacte gegant requeria un cos amb la massa de Mart. El model sinestia és més flexible: sempre que l’impacte alliberi l’energia necessària per crear una sinestia, funciona amb una gran varietat de mides i angles d’impacte. Com a resultat, augmenta la probabilitat que un esdeveniment semblant a la formació de la nostra Lluna succeeixi.
Així doncs, si els esdeveniments que formen la Lluna són més probables i abundants, llavors, per què no veiem grans llunes al voltant dels planetes terrestres? La mida de la mostra pot ser massa gran. “Podríem haver d’esperar fins que puguem estudiar els exoplanetes per saber com són de comuns les llunes grans”, diu Lock.
Fins ara, el model de sinestia ha produït reaccions mixtes dins dels rangs dels científics planetaris. Alguns d’ells el donen la benvinguda com una solució potencial per a les limitacions de la teoria d’impacte gegant, però altres es mantenen escèptics.
“A molts de nosaltres ens agradaria un escenari més natural que fa que sigui més o menys inevitable que la Lluna tingui essencialment la mateixa composició isotòpica que la Terra”, va dir el científic planetari Jay Melosh.
En el futur, l’equip de Lock planeja perfeccionar encara més certs aspectes del model que actualment són poc convincents. “En alguns aspectes, això és gairebé un canvi de paradigma”, diu Lock. Millorar la seva comprensió de les complexes interaccions gravitacionals entre la formació de la Lluna i el seu entorn, així com les particularitats de com interactuen els materials vaporitzats i líquids dins del torus de refredament, es troben entre els seus objectius més immediats. El temps dirà.