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¿Cómo se formó la Luna?: Nueva simulación

Científicos pioneros del Instituto de Cosmología Computacional de la Universidad de Durham utilizaron las simulaciones de supercomputadoras más detalladas hasta el momento para revelar una explicación alternativa para el origen de la Luna, hace 4.500 millones de años. Reveló que un impacto gigante entre la Tierra y un cuerpo del tamaño de Marte podría colocar inmediatamente un cuerpo similar a la Luna en órbita alrededor de la Tierra.

Crédito: Universidad de Durham

Simulaciones de alta gama

En su búsqueda de escenarios que pudieran explicar el sistema Tierra-Luna actual, los investigadores simularon cientos de impactos diferentes en alta resolución, variando el ángulo y la velocidad de la colisión, así como las masas y giros de los dos cuerpos en colisión. Estos cálculos se realizaron utilizando el código de simulación de código abierto SWIFT, ejecutado en el servicio intensivo de memoria DiRAC (“COSMA”), alojado por la Universidad de Durham en nombre de la instalación de computación de alto rendimiento DiRAC.



La potencia computacional adicional reveló que las simulaciones de menor resolución pueden perder aspectos cruciales de las colisiones a gran escala. Con simulaciones de alta resolución, los investigadores pueden descubrir características a las que no se podía acceder en estudios anteriores. Solo las simulaciones de alta resolución produjeron el satélite similar a la Luna, y el detalle adicional reveló cómo sus capas exteriores contenían más material procedente de la Tierra.

Si gran parte de la Luna se formó inmediatamente después del impacto gigante, esto también podría significar que se derritió menos durante la formación que en las teorías tradicionales donde la Luna creció dentro de un disco de escombros alrededor de la Tierra. Dependiendo de los detalles de la posterior solidificación, estas teorías deberían predecir diferentes estructuras internas para la Luna.

El coautor del estudio, Vincent Eke, dijo: “Esta ruta de formación podría ayudar a explicar la similitud en la composición isotópica entre las rocas lunares devueltas por los astronautas del Apolo y el manto de la Tierra. También puede haber consecuencias observables para el grosor de la corteza lunar, lo que nos permitiría precisar aún más el tipo de colisión que tuvo lugar”.

Además, descubrieron que incluso cuando un satélite pasa tan cerca de la Tierra que podría ser desgarrado por las “fuerzas de marea” de la gravedad de la Tierra, el satélite en realidad puede sobrevivir. De hecho, también puede ser empujado a una órbita más amplia, a salvo de futuras destrucciones.


Un abanico de nuevas posibilidades

Jacob Kegerreis, investigador principal del estudio, dijo: “Esto abre toda una nueva gama de posibles puntos de partida para la evolución de la Luna. Entramos en este proyecto sin saber exactamente cuáles serían los resultados de estas simulaciones de muy alta resolución. Entonces, además de la gran revelación de que las resoluciones estándar pueden darte respuestas incorrectas, fue muy emocionante que los nuevos resultados pudieran incluir un tentador satélite similar a la Luna en órbita”.

Se cree que la Luna se formó después de una colisión entre la joven Tierra y un objeto del tamaño de Marte, llamado Theia, hace 4500 millones de años. La mayoría de las teorías construyen la Luna por una acumulación gradual de los escombros de este impacto. Sin embargo, esto ha sido cuestionado por las mediciones de rocas lunares que muestran que su composición es como la del manto de la Tierra, mientras que el impacto produce escombros que en su mayoría provienen de Theia.

Este escenario de satélite inmediato abre nuevas posibilidades para la órbita lunar inicial, así como la composición prevista y la estructura interna de la Luna. Esto podría ayudar a explicar misterios sin resolver como la órbita inclinada de la Luna alejándose del ecuador de la Tierra; o podría producir una Luna temprana que no esté completamente fundida, lo que algunos científicos proponen podría ser una mejor combinación para su delgada corteza.

Las muchas próximas misiones lunares deberían revelar nuevas pistas sobre qué tipo de impacto gigante condujo a la Luna, lo que a su vez nos contará sobre la historia de la Tierra misma.

El equipo de investigación incluyó a científicos del Centro de Investigación Ames de la NASA y la Universidad de Glasgow , Reino Unido, y sus hallazgos de simulación se publicaron en Astrophysical Journal Letters.

Referencia: “Origen inmediato de la Luna como satélite posterior al impacto” por JA Kegerreis, S. Ruiz-Bonilla, VR Eke, RJ Massey, TD Sandnes y LFA Teodoro, 4 de octubre de 2022, Astrophysical Journal Letters . DOI: 10.3847/2041-8213/ac8d96

La investigación fue apoyada en parte por un premio de tiempo discrecional del director de DiRAC y una subvención del Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología (STFC).

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