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El origen de Theia
Alberto González Fairén

Recientes investigaciones resuelven viejas incógnitas sobre Theia, pero abren nuevas preguntas.

urante las últimas décadas, el origen de la Luna se ha ligado al impacto de un protoplaneta del tamaño de Marte, que se ha dado en llamar Theia, contra la Tierra en formación, hace unos 4.400 millones de años. Aunque esta hipótesis no fue aceptada fácilmente al principio, el desarrollo de simulaciones computarizadas durante años ha demostrado que esta hipótesis es la que mejor explica el tamaño de la Luna, su momento angular y su composición general.

Los modelos del impacto predicen que el material que formó la Luna derivó principalmente de los restos de Theia, con una proporción relativamente pequeña de materiales terrestres. Sin embargo, los modernos análisis sobre la composición química e isotópica de las rocas lunares traídas por el programa Apolo, mucho más precisos que los de hace algunas décadas, demuestran que las rocas de la Luna y las de la Tierra tienen una composición casi idéntica. La única diferencia es que las rocas lunares tienen una proporción mayor de óxidos de hierro. Esto genera un problema: si la mayoría de la Luna se formó a partir de los restos de Theia, ¿porqué las rocas lunares son tan parecidas a las terrestres?

Hace un mes, un grupo liderado por Natsuki Hosono, del Instituto de Ciencias de la Tierra de Yokohama, propuso una solución a este problema: en realidad, si la Tierra aún estaba parcialmente fundida en el momento del impacto, la Luna se habría acretado a partir de una proporción similar de materiales de la Tierra y de Theia (Figura 1). Y es cierto que la mayoría de los modelos de formación de la Tierra incluyen la existencia de una fase más o menos prolongada durante la cual la corteza terrestre y parte del manto estuvieron fundidos, formando un “océano de magma”.

Modelo de impacto asumiendo un océano de magma...
Figura 1: Modelo de impacto asumiendo un océano de magma
en la Tierra primitiva. (Hosono et al., 2019) Click para ampliar!
El trabajo de Hosono predice que la Luna estaría formada hasta en un 70% por material procedente de la Tierra, como resultado de la mayor facilidad con la que los materiales fundidos habrían sido eyectados hasta la órbita terrestre. El océano de magma, además, estaría enriquecido en hierro procedente del interior de nuestro planeta, explicando la única diferencia entre las rocas terrestres y las lunares.

El impacto de Theia contra la Tierra pudo haber contribuido también al origen del agua de nuestro planeta. La hipótesis tradicional considera que Theia se formó en el Sistema Solar interior, cerca de la Tierra. El Sistema Solar interior habría sufrido un importante proceso de desecación a medida que el Sol comenzaba su actividad. Una evidencia clara de este proceso es que los meteoritos de tipo carbonáceo, ricos en agua y otros elementos volátiles, son abundantes en el Sistema Solar exterior. Los cometas se originan aún más lejos del Sol. Por el contrario, los materiales del Sistema Solar interior son de tipo no-carbonáceo y están más secos. Por lo tanto, si Theia se formó cerca de la Tierra, resulta difícil atribuirle una contribución significativa al origen del agua de nuestro planeta.

Sin embargo, también el mes pasado, un grupo de la Universidad de Münster encabezado por Gerrit Budde, aportó evidencias que apuntan a que Theia se originó en el Sistema Solar exterior, y que por lo tanto contenía mucha mayor cantidad de agua. En su estudio, analizan isótopos de molibdeno, que permiten distinguir perfectamente entre materiales carbonáceos y no-carbonáceos. Y resulta que el molibdeno terrestre tiene una composición isotópica intermedia entre la de los meteoritos carbonáceos y los no-carbonáceos. Por lo tanto, la mitad del molibdeno terrestre proviene del Sistema Solar exterior. Y esta cantidad sería suficiente para explicar el volumen total de agua en la Tierra. El impacto de un cuerpo del tamaño de Theia habría aportado toda el agua que hoy existe en nuestro planeta.

Por supuesto, el hecho de que Theia “haya podido” traer toda el agua de la Tierra no significa que en realidad haya sido así. Cualquier análisis básico de planetología comprada demuestra que aún quedan muchos puntos por aclarar. Por ejemplo, Marte está saturado de evidencias de un tiempo primitivo muy rico en agua en superficie. Y el planeta aún conserva agua en enormes cantidades: también el mes pasado, un grupo de la Universidad de Texas liderado por Stefano Nerozzi encontró que bajo las capas de hielo del polo norte marciano, se esconde otro gran reservorio de agua helada, el tercero por volumen en todo Marte (Figura 2). Y eso a pesar de que Marte ha perdido más del 95% de su contenido original de agua: al principio de su historia, Marte pudo albergar ríos, lagos y mares similares a los terrestres.

Independientemente de cuál haya sido el destino del agua marciana, si Marte y la Tierra compartieron un largo periodo de cerca de mil millones de años con mucha agua en superficie al principio de la historia del Sistema Solar, es difícil argumentar que cada planeta adquirió los volátiles por procesos muy diferentes. ¿Dónde está el Theia de Marte? ¿Podrían ser las tierras bajas del hemisferio septentrional marciano la huella de un antiguo gran impacto que regó Marte con agua, pero no llegó a formar una luna? ¿O en realidad la hipótesis de grupo de Budde no es correcta, y tanto Marte como la Tierra recibieron el agua a partir del aporte de innumerables cuerpos menores venidos del Sistema Solar exterior? En ese caso, volveríamos a la pregunta inicial: ¿de dónde vino Theia?
Las capas de hielo del polo norte marciano
Figura 2: Las capas de hielo del polo norte marciano.
(SA/DLR/FU Berlin; NASA MGS MOLA Science Team) Click para ampliar!
 
 
Madrid, España, 05 de Junio de 2019.
 
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