Casi 50 años después de que el hombre caminó por primera vez en la Luna, la raza humana una vez más sigue adelante con intentos de alunizar en el satélite de la Tierra. Solo este año, China ha alunizado una nave espacial robótica en el lado oscuro de la Luna, mientras que India está cerca de alunizar un vehículo lunar, e Israel continúa su misión de llegar a su superficie, a pesar de que su aventura reciente se estrelló. Mientras tanto, la NASA ha anunciado que quiere enviar astronautas al polo sur de la Luna para 2024.
Pero aun cuando estas misiones buscan ampliar nuestro conocimiento de la luna, todavía trabajamos en responder una pregunta fundamental sobre ella: ¿por qué terminó donde está?
El 21 de julio de 1969, la tripulación del Apollo 11 instaló el primer juego de espejos para reflejar láseres apuntados a la Luna desde la Tierra. Los experimentos subsecuentes que se llevaron a cabo usando estos despliegues han ayudado a los científicos a conocer la distancia entre la Tierra y la Luna en los últimos 50 años. Ahora sabemos que la órbita de la luna se ha alargado 3.8 cm por año; está alejándose de la Tierra.
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Esta distancia, y el uso de piedras lunares para datar la formación de la Luna a 4,510 millones de años, son la base de la hipótesis del impacto gigante (la teoría de que la Luna se formó de los restos después de una colisión en la historia temprana de la Tierra). Pero si asumimos que la recesión lunar siempre ha sido 3.8 cm por año, tenemos que remontaron 13,000 millones de años para encontrar un momento en que la Tierra y la Luna estaban próximas (para que la Luna se formase). Esto es demasiado tiempo atrás, pero la disparidad no sorprende, y podría explicarse con los continentes y mareas antiguas de la Tierra.
Mareas y recesión
La distancia a la Luna puede conectarse a la historia de las configuraciones continentales de la Tierra. La pérdida de energía de las mareas (debida a la fricción entre el océano en movimiento y el lecho marino) reduce la velocidad de giro del planeta, lo cual fuerza a la Luna a alejarse de él: la Luna retrocede. Las mareas son 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 el retroceso de la Luna, por lo que parece más pequeña en el cielo.
Esto significa que si sabemos cómo han cambiado de posición las placas tectónicas de la Tierra, podemos calcular dónde estaba la Luna en relación con nuestro planeta en un momento determinado.
Sabemos que la fuerza de la marea (y, por ende, la tasa de la recesión) también depende de la distancia entre la Tierra y la Luna. Así, podemos asumir que las mareas eran más fuertes cuando la Luna era joven y estaba más cerca del planeta. Conforme la Luna retrocedió rápidamente al principio de su historia, las mareas se hicieron más débiles y la recesión redujo su velocidad.
La matemática detallada que describe esta evolución fue desarrollada primero por George Darwin, hijo del gran Charles Darwin, en 1880. Pero su fórmula produce el problema opuesto cuando aportamos nuestras cifras modernas. Esta predice que la Tierra y la Luna estaban próximas hace solo 1,500 millones de años. La fórmula de Darwin solo puede conciliarse con los cálculos modernos de la edad y la distancia de la Luna si su típica tasa reciente de recesión se reduce a solo un centímetro por año.
Esto implica que las mareas de hoy día deben ser anormalmente grandes, provocando la tasa de recesión de 3.8 cm. La razón de estas mareas grandes es que el océano Atlántico Norte de hoy día tiene el ancho y la profundidad idóneas para estar en resonancia con la marea, por lo que el período natural de oscilación es cercano al de la marea, permitiéndoles ser muy grandes. Esto es parecido a un niño en un columpio que se mueve más alto si lo empujan en el momento idóneo.
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Pero regresemos un poco en el tiempo —unos pocos millones de años es suficiente— y el Atlántico Norte es lo bastante diferente en su forma para que esta resonancia desaparezca, y, así, la tasa de recesión de la Luna será más lenta. Conforme las placas tectónicas movieron los continentes, y conforme la rotación de la Tierra cambió la duración de los días y el periodo de las mareas, el planeta habrá entrado y salido de estados similares de mareas fuertes. Pero no sabemos los detalles de las mareas durante periodos largos y, como resultado, no podemos decir dónde estaba la Luna en el pasado distante.
Solución de sedimento
Un enfoque promisorio para resolver esto es tratar de detectar los ciclos de Milanković a partir de los cambios físicos y químicos en los sedimentos antiguos. Estos ciclos suceden a causa de variaciones en la forma y orientación de la órbita terrestre, y variaciones en la orientación del eje de la Tierra. Estas produjeron ciclos climáticos, como las eras de hielo de los últimos millones de años.
La mayoría de los ciclos de Milanković no cambian sus periodos durante la historia de la Tierra, pero algunos son afectados por la tasa del giro de la Tierra y la distancia a la Luna. Si podemos detectar y cuantificar esos periodos particulares, podemos usarlos para calcular la duración 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 único momento en el pasado distante. Sedimentos de China sugieren que hace 1,400 millones de años la distancia entre la Tierra y la Luna era de 341,000 km (la distancia actual es 384,000 km).
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Ahora buscamos repetir estos cálculos con sedimentos en cientos de ubicaciones depositados en periodos diferentes. Esto dará un registro sólido y casi continuo de la recesión lunar durante los últimos miles de millones de años, y darnos una mejor apreciación de cómo las mareas cambiaron en el pasado. Juntos, estos estudios interrelacionados producirán una imagen constante de cómo el sistema de Tierra y Luna ha evolucionado a través del tiempo.
Mattias Green es profesor adjunto de oceanografía física en la Universidad de Bangor y David Waltham es profesor de geofísica en Royal Holloway.
Este artículo se publicó originalmente en The Conversation y se publica aquí bajo una licencia de Creative Commons. Lee el artículo original.
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Publicado en cooperación con Newsweek / Published in cooperation with Newsweek
