La nueva evidencia de que el nacimiento explosivo de la Luna era más extraño de lo que pensábamos

Los científicos han creído durante mucho tiempo que la Luna de la Tierra nació con una explosión, en un choque colosal planetario comúnmente conocido como "The Big Splat." Un estudio publicado en el último número de la Naturaleza toda, pero confirma esta hipótesis violento - pero dos estudios publicados hoy en la ciencia hacer la historia de los orígenes de la Luna mucho más raras y más misterioso de lo que se creía.

Sí, se comenzó con una explosión

 

La historia Splat grande es la siguiente: 4.6 mil millones de años, un cuerpo del tamaño de Marte chocó contra nuestro planeta, expulsando enormes cantidades de escombros en órbita terrestre. Con el tiempo, este disco de escombros se unieron para formar la Luna que conocemos hoy.

La hipótesis Splat grande ha sido ampliamente aceptada durante décadas, en parte debido a la evidencia elemental. Las rocas lunares tienden a carecer de elementos como el sodio, potasio, zinc y plomo. Estos denominados "elementos volátiles" se evaporan más rápido y disipar más fácilmente a partir de roca vaporizada (la roca vaporizada que proviene de una colisión planetaria cataclísmica, por ejemplo) que otros miembros de la tabla periódica, por lo que su ausencia de muestras lunares tendría sentido en una línea de tiempo Splat grande.

Pero hay una hangup. Los científicos que investigan las rocas lunares que se espera encontrar evidencia de algo conocido como "fraccionamiento isotópico". Isótopos más ligeros entrar en la fase de vapor más rápido que sus contrapartes más pesadas, por lo que un Splat grande debió haber salido la Luna con una mayor proporción de isótopos pesados ​​elementales. Pero cuando los investigadores probaron las muestras lunares para detectar señales de fraccionamiento isotópico, llegaron con las manos vacías. [ artista concepción por Ron Miller ]

Por último, en la edición de hoy de la naturaleza , los científicos planetarios presentar el primer ejemplo de la historia de esta prueba tan buscada, lo que demuestra que las rocas lunares recogidas a lo largo de numerosas misiones Apolo son más ricas en isótopos pesados ​​del Zinc que los más ligeros. "Esto es muy emocionante", UC San Diego geoquímico y coautor del estudio, dijo James Day io9. Según Day, el descubrimiento de fraccionamiento isotópico representa la primera evidencia importante para un evento de vaporización global desde la detección de agotamiento volátil en el camino de vuelta luna rocas en la década de 1970.

"¿Cómo eliminar todos los compuestos volátiles de un planeta, o en este caso un cuerpo planetario?" indaga Day. Entonces él responde a su propia pregunta: "Usted necesita algún tipo de evento de fusión al por mayor de la luna para proporcionar el calor necesario para evaporar el zinc Esto sugiere fuertemente un origen catastrófico para la Tierra y la Luna.".

¿Qué tan grande fue el gran Splat?
Pero, como suele ser el caso en la ciencia, hay mucho más en esta historia. Claro, Luna de la Tierra nació probablemente de una colisión entre dos objetos, pero un par de estudios publicados en la edición de hoy de la Ciencia tomar dos posturas muy diferentes en los relativos tamaños de esos objetos.

El primer estudio, realizado por el científico planetario Robin Canup, mantiene el cuerpo que colisionó con la Tierra no era del tamaño de Marte, como se presume por la antigua modelo Splat grande, sino algo mucho más grande.

"Marte es sólo el diez por ciento de la masa de la Tierra", dice Canup io9. "Lo que he modelado es una colisión entre dos como del tamaño de las cosas."

En la simulación de Canup, el impactador y el blanco contienen cada uno la mitad de la masa en los últimos tiempos modernos Tierra. Estos cuerpos por primera vez a un impacto de baja velocidad, sólo para volver a chocar un poco más tarde. Dentro de 27 horas de contacto en primer lugar, los dos astros se han fusionado en una sola masa de la Tierra entidad, que abarca trozos de roca vaporizada protolunar.

En un impacto simétrico, como este, "el disco que se forma alrededor de la Tierra tiene aproximadamente la mitad de su masa procedente del impactador, y la mitad de su masa procedente de la diana", explica Canup. Lo mismo ocurre con el planeta recién formado. "Incluso si el impactador y la diana originalmente tenían composiciones muy diferentes - que pensamos que es probable - se mezclan por igual, de modo que el último planeta y el disco tienen la misma composición." En las simulaciones de Canup, capturas de pantalla de la que se ofrecen aquí, la composición del disco y las capas exteriores del planeta difieren en menos del 1 por ciento.

El segundo estudio, realizado por científicos de la Universidad de Harvard planetario Matija Cuk y Sarah T. Stewart, presenta un tipo muy diferente de impacto. Por un lado, Cuk y Stewart imaginar un impactador mucho más pequeño - menos masiva, incluso, que el objeto del tamaño de Marte en el modelo convencional Splat grande. Pero también modelar que choque con la Tierra a una velocidad muy alta:

"Ambos modelos implican impactadores que son dramáticamente diferente del objeto del tamaño de Marte [comúnmente asociado con la Splat Grande]", explica Cuk en una entrevista con io9. Ambos generar un par de discos planeta con una composición geoquímica casi idénticos. Y ambos modelos presentan hipótesis convincentes, nuevos para la creación de nuestro actual sistema Tierra-Luna. Y, sin embargo, tanto el grande, lento péndulo y el modelo pequeño, rápido impactador habría sido etiquetado imposible tan recientemente como hace dos años. ¿Por qué? Debido a que ambos modelos incorporan lo que se pensó una vez para ser una tierra increíblemente rápida rotación.

Haciendo "imposible" posibles colisiones
¿Qué hace que los modelos de impacto de Canup, Cuk y Stewart tan diferente de las simulaciones anteriores es que cada uno de ellos incorporan un planeta que gira 2 a 2,5 veces más rápido de lo que se creía posible.

Durante los últimos 4,5 millones de años, la distancia entre la Tierra y la Luna ha ido en aumento. Al mismo tiempo, la velocidad a la que la tierra rota sobre su eje ha disminuido constantemente. Nuestros días eran una vez 5 horas de duración, y aumentar gradualmente a 24 horas de hoy. Sin embargo, el momento angular del sistema Tierra-Luna sistema se cree que se han mantenido más o menos constante desde poco después del Big Splat.

Sin embargo, algunos meses atrás, Cuk y Stewart presentó pruebas convincentes de que el fenómeno conocido como "resonancia evection" podría haber disminuido el momento angular del sistema Tierra-Luna por 2 a 2,5 veces poco después del impacto lunar de formación, a través de un complicado interacción gravitatoria entre la Tierra, el Sol y la Luna recién formado.

"Fue después de Cuk y Stewart presentó la evidencia de que empecé a buscar en diferentes tipos de impactos que salen de la Tierra con la velocidad de rotación más rápida", explica Canup ", algo que dejaría a la Tierra con una más corta, de 2,5 horas al día. " Así que los primeros días la Tierra pudo haber sido sólo 2,5 horas de duración.

Al mismo tiempo, Cuk y Stewart estaban ocupados simulando su propia marca de nuevo evento de colisión, con tres diferencias principales:

1. Fueron simular colisiones de alta velocidad, no baja velocidad unos como Canup.
2. Ellos estaban considerando impactadores pequeños, en lugar de los grandes
3. Querían ver lo que pasó cuando un impactador chocó con un planeta que fue ya girar sobre su eje cada 2-2.5 días.

El resultado son dos modelos muy diferentes - no sólo a partir de la hipótesis original de Splat grande, pero el uno del otro. Y en ambos casos, el "ingrediente clave", como Cuk lo llama, fue el concepto de resonancia evection - que a través de esta Luna nueva formación, el Sol podría robar el sistema Tierra-Luna de su momento angular, ralentizando la rotación de la Tierra en el proceso.


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