¿Cómo terminó la luna donde está?

Casi 50 años después de que el hombre pisó la Luna por primera vez, la raza humana está una vez más impulsando los intentos de aterrizar en el satélite de la Tierra. Solo este año, China ha aterrizado una nave espacial robótica en el otro lado de la luna, mientras que India está cerca de aterrizar un vehículo lunar, e Israel continúa su misión de aterrizar en la superficie, a pesar del choque de su reciente aventura. Mientras tanto, la NASA ha anunciado que quiere enviar astronautas al polo sur de la luna para 2024.

Pero mientras estas misiones buscan profundizar nuestro conocimiento de la luna, todavía estamos trabajando para responder una pregunta fundamental al respecto: ¿cómo terminó donde está? El Océano Atlántico Norte actual tiene el ancho y la profundidad correctos para estar en resonancia con la marea, por lo que el período natural de oscilación es cercano al de la marea, lo que les permite crecer mucho.

El 21 de julio de 1969, la tripulación del Apollo 11 instaló el primer conjunto de espejos para reflejar los láseres dirigidos a la luna desde la Tierra. Los experimentos posteriores realizados con estos arreglos han ayudado a los científicos a calcular la distancia entre la Tierra y la Luna durante los últimos 50 años. Ahora sabemos que la órbita de la luna ha aumentado en 3.8 cm por año, se está alejando de la Tierra.

Esta distancia, y el uso de las rocas lunares para fechar la formación de la luna hasta hace 4.510 millones de años, son la base de la hipótesis del impacto gigante (la teoría de que la luna se formó a partir de escombros después de una colisión en la historia de la Tierra). Pero si asumimos que la recesión lunar siempre ha sido de 3.8 cm / año, tenemos que retroceder 13 mil millones de años para encontrar un momento en que la Tierra y la Luna estuvieran juntas (para que se forme la Luna). Esto fue hace demasiado tiempo, pero el desajuste no es sorprendente, y podría explicarse por los antiguos continentes y mareas del mundo.

Las mareas y la recesión

La distancia a la luna se puede vincular a la historia de las configuraciones continentales de la Tierra. La pérdida de energía de las mareas (debido a la fricción entre el océano en movimiento y el lecho marino) ralentiza el giro del planeta, lo que obliga a la luna a alejarse de ella, la luna retrocede. Las mareas están controladas en gran medida por la forma y el tamaño de las cuencas oceánicas de la Tierra. Cuando las placas tectónicas de la Tierra se mueven, la geometría del océano cambia, y también lo hace la marea. Esto afecta la retirada de la luna, por lo que parece más pequeño en el cielo.

Esto significa que si sabemos cómo las placas tectónicas de la Tierra han cambiado de posición, podemos determinar dónde estaba la luna en relación con nuestro planeta en un momento dado.

Sabemos que la fuerza de la marea (y por tanto la tasa de recesión) también depende de la distancia entre la Tierra y la Luna. Así que podemos asumir que las mareas eran más fuertes cuando la luna era joven y más cercana al planeta. A medida que la luna retrocedió rápidamente al comienzo de su historia, las mareas se habrán debilitado y la recesión será más lenta.

Las matemáticas detalladas que describen esta evolución fueron desarrolladas por primera vez por George Darwin, hijo del gran Charles Darwin, en 1880. Pero su fórmula produce el problema opuesto cuando ingresamos a nuestras figuras modernas. Predice que la Tierra y la Luna estuvieron cerca hace 1.500 millones de años. La fórmula de Darwin solo puede conciliarse con las estimaciones modernas de la edad y la distancia de la luna si su tasa de recesión reciente típica se reduce a aproximadamente un centímetro por año.

La implicación es que las mareas de hoy deben ser anormalmente grandes, causando la tasa de recesión de 3.8 cm. La razón de estas grandes mareas es que el Océano Atlántico Norte actual tiene el ancho y la profundidad correctos para estar en resonancia con la marea, por lo que el período natural de oscilación es cercano al de la marea, lo que les permite volverse muy grandes . Esto es muy parecido a un niño en un columpio que se mueve más alto si se lo empuja con la sincronización correcta.

Pero retroceder en el tiempo (unos pocos millones de años es suficiente) y el Atlántico Norte tiene una forma lo suficientemente diferente como para que esta resonancia desaparezca, por lo que la tasa de recesión de la Luna habrá sido más lenta. A medida que la tectónica de placas movía los continentes alrededor y la desaceleración de la rotación de la Tierra cambiaba la duración de los días y el período de las mareas, el planeta se habría deslizado dentro y fuera de estados de marea fuerte similares. Pero no sabemos los detalles de las mareas durante largos períodos de tiempo y, como resultado, no podemos decir dónde estaba la luna en el pasado lejano.

Solución de sedimento

Un enfoque prometedor para resolver esto es tratar de detectar los ciclos de Milankovitch a partir de cambios físicos y químicos en sedimentos antiguos. Estos ciclos se producen debido a variaciones en la forma y orientación de la órbita de la Tierra, y variaciones en la orientación del eje de la Tierra. Estos produjeron ciclos climáticos, como la edad de hielo de los últimos millones de años.

La mayoría de los ciclos de Milankovitch no cambian sus períodos a lo largo de la historia de la Tierra, pero algunos se ven afectados por la velocidad de giro de la Tierra y la distancia a la luna. Si podemos detectar y cuantificar esos períodos en particular, podemos usarlos para estimar la longitud del día y la distancia entre la Tierra y la Luna en el momento en que se depositaron los sedimentos. Hasta ahora, esto solo se ha intentado para un punto en el pasado distante. Los sedimentos de China sugieren que hace 1.400 millones de años la distancia entre la Tierra y la Luna era de 341,000 km (su distancia actual es de 384,000 km).

Ahora pretendemos repetir estos cálculos para sedimentos en cientos de lugares establecidos en diferentes períodos de tiempo. Esto proporcionará un registro sólido y casi continuo de recesión lunar en los últimos mil millones de años, y nos dará una mejor apreciación de cómo cambiaron las mareas en el pasado. Juntos, estos estudios interrelacionados producirán una imagen consistente de cómo el sistema Tierra-Luna ha evolucionado a través del tiempo.La conversación

Mattias Verde, Lector en Oceanografía Física, Universidad de Bangor y David Waltham, Profesor de Geofísica, Royal Holloway

Este artículo se ha publicado de The Conversation bajo una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.

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