Cerca de 50 años después de caminar por primera vez en la Luna, el ser humano se propone un nuevo alunizaje

Vista de la Tierra desde la Luna. Captura tomada durante el desarrollo de la misión Apolo 11 / Foto: NASA

Mientras misiones de varios países buscan la manera de volver a pisar la Luna, los científicos intentar responder a una pregunta clave: ¿Por qué la Luna acabó en el lugar en el que está?

Solo este año, una sonda robótica china alunizó en el lado oscuro de la Luna, mientras que India está cerca de poner su vehículo lunar en el satélite, e Israel continúa con su misión que busca tocar su superficie, a pesar del fracaso de su última aventura.L

Sonda china envía primeras imágenes de la cara oculta de la Luna. La Chang’e 4 aterrizó el 3 de enero, convirtiéndose en la primera nave de la historia en llegar al lado desconocido del satélite. La Sonda es una misión tripulada a la Luna a largo plazo, que comprende un lander y un rover.

Experimentos

El 21 de julio de 1969, la tripulación del Apolo 11 instaló el primer conjunto de espejos para reflejar rayos láser enviados desde la Tierra.

La NASA anunció que quiere enviar astronautas al polo sur de la Luna para 2024.

Los experimentos posteriores que utilizaron este sistema ayudaron a los científicos a determinar la distancia entre la Tierra y la Luna por los últimos 50 años.

La misión Apolo 11 consiguió plantar la bandera americana en la Luna / Foto: NASA

Ahora sabemos que la órbita de la Luna está aumentando 3,8 centímetros por año. Es decir, se está alejando de la Tierra.

Esta distancia, y el uso de las rocas lunares para estimar que la Luna se formó hace 4.500 millones de años, son la base para la hipótesis del gran impacto (la teoría de que la Luna se formó con los escombros provocados por una colisión en la historia temprana de la Tierra).

Pero si asumimos que el alejamiento de la Luna siempre ha sido de 3,8 centímetros por año, debemos retroceder 13.000 millones de años para llegar al momento en el cual la Tierra y la Luna estaban juntas.

El astronauta Buzz Aldrin desplazándose hacia el lugar óptimo para desplegar el material necesario para realizar los primeros experimentos del Apolo sobre la superficie lunar / Foto: NASA

El desajuste no es sorprendente, y podría explicarse por los antiguos continentes y mareas del mundo.

Mareas y alejamiento

La distancia Tierra-Luna puede relacionarse con la historia de las configuraciones continentales del planeta.

Las mareas

La pérdida de energía de las mareas (debido a la fricción entre océanos en movimiento y el lecho marino) ralentiza la velocidad de rotación del planeta, lo que obliga a la Luna a alejarse de la Tierra.

Las mareas están controladas en gran parte por la forma y el tamaño de las cuencas oceánicas.

Cuando las placas tectónicas de la Tierra se mueven, cambia la geometría del océano, y también las mareas.

Esto afecta el retroceso de la Luna, que se ve más pequeña en el cielo.

La fuerza de la marea (y del retroceso de la Luna) también depende de la distancia entre la Tierra y la Luna. Por eso podemos asumir que las mareas eran más fuertes cuando la Luna era joven y estaba más cerca de nuestro planeta.

Si sabemos cómo cambiaron de posición las placas tectónicas terrestres, podemos estimar la relación Luna-Tierra en un momento determinado.

Como la Luna retrocedió rápidamente en su historia temprana, las mareas se fueron volviendo más débiles y el retroceso más lento.

Cálculos

Los cálculos matemáticos que describen esta evolución fueron desarrollados primero por George Darwin, hijo del gran Charles Darwin, en 1880.

Pero esta fórmula genera el problema opuesto cuando incorporamos cifras actuales. El cálculo predice que la Tierra y la Luna estaban cerca solo hace 1.500 millones de años.

El cálculo predice que la Tierra y la Luna estaban cerca solo hace 1.500 millones de años / Foto: Pxhere

La fórmula de Darwin únicamente puede reconciliarse con las estimaciones modernas de la edad y la distancia de la Luna si su ritmo típico de retroceso se reduce a cerca de un centímetro por año.

Las mareas de hoy tienen que ser anormalmente grandes, y eso explica el ritmo de retroceso de 3,8 centímetros al año.

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 periodo natural de oscilación es cercano al de la marea; esto les permite volverse muy grandes.

Es como un niño en un columpio: llega más largo si lo empujan en el momento justo.

Pero si retrocedemos en el tiempo -unos millones de años son suficientes- veremos que la forma del Atlántico Norte es lo suficientemente diferente como para que esta resonancia desaparezca, por lo que el ritmo de retroceso de la Luna habría sido más lento.

A medida que las placas tectónicas hicieron cambiar los continentes de lugar, y a medida que la disminución del ritmo de rotación de la Tierra cambió la duración de los días, los periodos y fuerza de las mareas habrían cambiado.

Pero como se dispone de información detallada de las mareas, no se puede decir dónde estaba la Luna en un pasado lejano.

Sedimentos

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 a 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 periodos a lo largo de la historia de la Tierra, pero algunos se ven afectados por la velocidad de rotación 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.

Sedimentos recogidos en China indican 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 se trata de repetir estos cálculos con sedimentos de cientos de lugares.

Esto proporcionará un registro sólido y casi continuo del retroceso lunar en los últimos mil millones de años, y permitirá hacerse una mejor idea de cómo cambiaron las mareas en el pasado.

Estos estudios interrelacionados producirán una imagen consistente de cómo el sistema Tierra-Luna ha evolucionado a través del tiempo.

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Está reproducido bajo la licencia Creative Commons.

Mattias Green es profesor adjunto de Oceanografa física en la Universidad de Bangor y David Waltham es profesor de Geofísica de Royal Holloway, Universidad de Londres.