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Orígenes antiguos de la Luna: ¿Alguna vez fue parte de la Tierra?

Orígenes antiguos de la Luna: ¿Alguna vez fue parte de la Tierra?


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El origen de la Luna ha sido objeto de investigación durante muchos años y abundan las teorías sobre su creación. Las hipótesis varían desde propuestas no científicas, como que la Luna es una nave espacial, hasta la idea actualmente favorecida de que se formó hace más de 4.500 millones de años a partir de una densa nube de escombros creada cuando otro planeta golpeó la Tierra en sus primeras etapas de desarrollo. desarrollo. Los científicos incluso tienen un nombre para este cuerpo astronómico hipotético, que creen que contiene alrededor del 10 por ciento de la masa de la Tierra; lo llaman Theia, en honor a la diosa griega madre de la diosa Luna Selene.

La evidencia inicial a favor de esta teoría se obtuvo durante las misiones Apollo Moon, hace casi cinco décadas. Los astronautas trajeron alrededor de media tonelada de rocas lunares de estas misiones, y el análisis ha revelado una sorprendente similitud entre los compuestos químicos que se encuentran en la Luna y los que se encuentran en la Tierra. Otros descubrimientos también apoyan esta teoría, incluida la evidencia que muestra una coincidencia entre las muestras de agua recolectadas de estructuras cristalinas en rocas lunares y el agua recolectada en la Tierra.

La hipótesis de la colisión Tierra-Theia, también conocida como la teoría del impacto gigante, ha existido por un tiempo. Refleja el consenso científico actual sobre esta cuestión. Pero no ha quedado sin respuesta, ni por los científicos planetarios ni por los últimos datos disponibles.

Disparar un agujero gigante en la teoría del impacto gigante

En una reunión científica de 2013 patrocinada por la Royal Society of London, los investigadores astronómicos desafiaron abiertamente la teoría convencional de la colisión. Apoyándose en simulaciones complejas, propusieron nuevos escenarios que sugieren que las cosas podrían no ser tan simples. En un artículo titulado "La teoría del impacto se golpea", que apareció en una edición de octubre de 2013 de la revista Ciencias, El físico y reportero científico Daniel Clery discutió los argumentos de los científicos planetarios disidentes en esta reunión, quienes afirmaron que un evento de impacto gigante no podría haber creado la Luna como se ve hoy.

Según los modelos informáticos utilizados por estos científicos, una luna nueva que emerja de un evento de este tipo debería estar compuesta en gran parte por materia extraída del colisionador (Theia). Nuestra Luna debería ser fácilmente identificable como un remanente de otro cuerpo astronómico pulverizado, sin embargo, la similitud en la composición química encontrada al comparar las rocas lunares con las rocas terrestres sugirió una mayor mezcla de materiales de lo que permitiría la teoría de colisión del impacto gigante. Y si ese es el caso, entonces no hubo colisión o la historia de esa colisión es más complicada de lo que se creía originalmente.

Alternativas a la teoría del impacto gigante

Para explicar la aparente homogeneidad entre la Tierra y la Luna, los científicos planetarios propusieron dos versiones modificadas de la teoría de la colisión, conocidas como Tierra de Giro Rápido y Tierra de Medio Impacto. Ambos fueron discutidos en artículos separados que aparecen en la edición del 23 de noviembre de 2012 de Ciencias.

Basándose en sus simulaciones, los astrofísicos de la Universidad de Harvard Matija Cuk y Sarah Stewart propusieron que un impacto con un planeta de solo 1/200 del tamaño de la Tierra podría haber llevado a la creación de la Luna. Esta teoría asume que nuestro planeta de origen estaba en una etapa proto y, por lo tanto, giraba a una velocidad mucho más rápida que en la actualidad. Como resultado de esta colisión, se habría expulsado suficiente material del manto de la Tierra, que gira rápidamente, para explicar la masa de la Luna y la homogeneidad que existe entre estos dos cuerpos.

Trabajando a partir de suposiciones opuestas, el astrofísico Robin Canup del Southwest Research Institute en Boulder, Colorado, propuso un tipo diferente de colisión. En el escenario de Medio Impacto, la Tierra habría sido golpeada hace 4.500 millones de años por un objeto planetario de movimiento lento de tamaño similar. El nivel de destrucción de ambos planetas habría sido profundo y casi igual, permitiéndoles mezclarse para crear una masa de escombros con características completamente diferentes a las que poseían los dos planetas antes de chocar.

En el pasado, teorías como estas se consideraban insostenibles. Las ideas existentes sobre la mecánica orbital parecían descartarlos, ya que sugirieron que ambos cuerpos deberían estar girando y moviéndose a través del espacio mucho más rápido de lo que realmente son hoy.

Sin embargo, las nuevas ideas sobre cómo el Sol interactúa con la Tierra y la Luna gravitacionalmente han cambiado la imagen.

Aplicando un principio llamado resonancia de acción, que permitiría al Sol frenar los movimientos de los cuerpos que sostiene en su agarre gravitacional, algunos científicos planetarios plantean la hipótesis de que la Tierra y la Luna podrían haber perdido una velocidad considerable (momento angular) durante los últimos 4.5 años. mil millones de años. Si esto es cierto, podría no haber conflicto entre el valor actual del momento angular del sistema Tierra-Luna y las predicciones de las teorías de la Tierra que gira rápidamente y la Tierra de medio impacto.

Los defensores de la teoría del impacto gigante contraatacan

Nuestro conocimiento actual del sistema solar y su dinámica subyacente podría estar completamente equivocado y podría ser necesario reconsiderarlo, si las afirmaciones hechas en la reunión de la Royal Society de 2013 son de hecho correctas.

Pero los teóricos de la colisión / creación se han negado a caer sin luchar. Otro descubrimiento, anunciado menos de un año después de la reunión de la Royal Society, proporcionó nueva evidencia en apoyo de la hipótesis Tierra-Theia.

En una edición de junio de 2104 de Ciencias, El Dr. Daniel Herwartz de la Universidad de Goettingen en Alemania discutió los resultados que él y un equipo de investigadores obtuvieron al estudiar muestras de basalto recolectadas durante los aterrizajes del Apolo en la Luna. Dentro de estas muestras, encontraron isótopos de oxígeno que tenían perfiles químicos diferentes a los isótopos recolectados del manto de la Tierra.

“Ahora hemos encontrado pequeñas diferencias entre la Luna y la Tierra”, declaró el Dr. Herwartz. "Esto confirma la hipótesis del impacto gigante".

La existencia de tales isótopos fue predicha por la teoría del impacto gigante, y es por eso que estos hallazgos del equipo alemán son significativos. En el momento de la reunión de la Royal Society de 2013, estos descubrimientos aún no se habían revelado públicamente, por lo que los asistentes no tenían la oportunidad de evaluar su impacto.

Evaluación de la evidencia

Entonces, ¿dónde nos deja todo esto hoy? ¿El descubrimiento de isótopos de oxígeno divergentes en las rocas de la Luna y la Tierra ha probado de manera concluyente la realidad de la teoría del Impacto Gigante (Tierra-Theia)? O, ¿los nuevos descubrimientos sobre la dinámica potencial de la resonancia de la acción han dado a otras teorías un mayor poder explicativo?

¿Y qué hay de otras posibles explicaciones, incluidas las que podrían clasificarse como exóticas? ¿Podría la Luna ser un objeto artificial, diseñado y construido por una civilización avanzada y puesto en órbita alrededor de la Tierra para hacer que el planeta sea más hospitalario para la vida, o por alguna otra razón desconocida?

En su culto subterráneo favorito de 1975, "Our Mysterious Spaceship Moon", el autor Don Wilson argumentó que las anomalías relacionadas con el tamaño, la forma, la ubicación y las características físicas de la Luna eran consistentes con la teoría de que era una nave espacial gigantesca, creada por una civilización alienígena avanzada con capacidades mucho más allá de las nuestras. Este tema fue desarrollado por los autores británicos Christopher Knight y Alan Butler, quienes en su libro de 2006 "¿Quién construyó la luna?" planteó la posibilidad de que tal hazaña podría haber sido lograda por humanos que viajan en el tiempo desde un futuro lejano. Basaron esta afirmación en su descubrimiento de múltiples sincronicidades numéricas y geométricas entre la Tierra, el Sol y la Luna, lo que para ellos implicaba un diseño inteligente de esta última.

Es fácil descartar ideas como esta por considerarlas excesivamente especulativas en el mejor de los casos y pseudocientíficas en el peor. Pero persisten las incertidumbres que ocultan la verdad sobre el origen de la Luna y fomentan tal especulación.

Si bien sigue siendo la elección de consenso entre la mayoría de los astrofísicos que han reflexionado sobre la cuestión, la evidencia a favor de la hipótesis Tierra-Theia no es abrumadora. Las pequeñas diferencias encontradas en las proporciones de isótopos de oxígeno funcionan a su favor, pero esto no es suficiente para descartar otros escenarios de colisión. De hecho, la evidencia más reciente, obtenida de un estudio de 2016 realizado por investigadores de la Universidad de Harvard y la Universidad de Washington en los Estados Unidos, parecería contradecir las conclusiones de los investigadores alemanes que creían haber confirmado la Teoría del Impacto Gigante.

Utilizando las últimas técnicas de análisis químico, los científicos que patrocinaron este estudio no pudieron encontrar diferencias discernibles en las rocas de la Tierra y la Luna. Por el contrario, su investigación reveló que estos materiales eran incluso más homogéneo de lo que se creía anteriormente. Además, su análisis químico descubrió evidencia que sugiere que la colisión que creó la Luna fue mucho más enérgica y catastrófica de lo que predijo el modelo Giant Impact.

De manera similar, muchos astrofísicos y científicos planetarios siguen siendo escépticos sobre la hipótesis de la resonancia de la reacción. El conocimiento sobre los detalles de este efecto es aún limitado, y muchos dudan de que sea lo suficientemente significativo como para preservar la viabilidad de las teorías de colisión de la Tierra de Giro Rápido y la Tierra de Medio Impacto.

El hecho de que determinadas hipótesis sean más populares que otras no significa que una u otra sea correcta. Si los científicos pasan una cantidad excesiva de tiempo buscando evidencia para confirmar sus teorías personales sobre mascotas, es posible que no escuchen con imparcialidad otras alternativas viables. Este puede ser un problema particular para los acertijos científicos que no se pueden probar a través de experimentos o resolver mediante observación directa, lo que obviamente es el caso de los procesos que crearon la Luna hace más de cuatro mil millones de años.

Una cita de Irwin I. Shapiro, ex director del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica, quizás resume mejor la confusión actual sobre el origen de la Luna.

“Mirando todas las anomalías y preguntas sin respuesta sobre la Luna”, dijo Shapiro, “la mejor explicación para la Luna es el error de observación. No existe ".

Esta afirmación, sin duda, se hizo con la lengua firmemente implantada en la mejilla. Sin embargo, transmite con precisión el carácter esquivo de la verdadera historia de la Luna.


Origen de la Luna

los origen de la luna generalmente se explica por un cuerpo del tamaño de Marte que golpea la Tierra, formando un anillo de escombros que finalmente se acumula en un solo satélite natural, la Luna, pero hay una serie de variaciones en esta hipótesis del impacto gigante, así como explicaciones alternativas, y la investigación continúa sobre cómo surgió la Luna. [1] [2] Otros escenarios propuestos incluyen cuerpo capturado, fisión, formados juntos (teoría de la condensación, Synestia), colisiones planetesimales (formadas a partir de cuerpos similares a asteroides) y teorías de colisión. [3]

La hipótesis estándar del impacto gigante sugiere que un cuerpo del tamaño de Marte, llamado Theia, impactó la proto-Tierra, creando un gran anillo de escombros alrededor de la Tierra, que luego se acumuló para formar la Luna. Esta colisión también resultó en el eje inclinado 23,5 ° de la Tierra, lo que provocó las estaciones. [1] Las proporciones isotópicas de oxígeno de la Luna parecen ser esencialmente idénticas a las de la Tierra. [4] Las proporciones isotópicas de oxígeno, que pueden medirse con mucha precisión, producen una firma única y distinta para cada cuerpo del Sistema Solar. [5] Si Theia hubiera sido un protoplaneta separado, probablemente habría tenido una firma isotópica de oxígeno diferente a la de la proto-Tierra, al igual que el material mezclado expulsado. [6] Además, la proporción de isótopos de titanio de la Luna (50 Ti / 47 Ti) parece tan cercana a la de la Tierra (dentro de 4 partes por millón) que poco o nada de la masa del cuerpo en colisión probablemente podría haber sido parte de la Luna. [7]


Orígenes antiguos de la Luna: ¿Alguna vez fue parte de la Tierra? - Historia

¿De dónde vino la Luna?

Respuesta:

Cualquier teoría que explique la existencia de la Luna debe explicar naturalmente los siguientes hechos:

  • La baja densidad de la Luna (3,3 g / cc) muestra que no tiene un núcleo de hierro sustancial como lo tiene la Tierra.
  • Las rocas lunares contienen pocas sustancias volátiles (por ejemplo, agua), lo que implica una cocción adicional de la superficie lunar en relación con la de la Tierra.
  • La abundancia relativa de isótopos de oxígeno en la Tierra y en la Luna es idéntica, lo que sugiere que la Tierra y la Luna se formaron a la misma distancia del Sol.

Se han propuesto varias teorías para la formación de la Luna. A continuación, se enumeran estas teorías junto con las razones por las que desde entonces se han descartado.

  • La teoría de la fisión: esta teoría propone que la Luna fue una vez parte de la Tierra y de alguna manera se separó de la Tierra al principio de la historia del sistema solar. La actual cuenca del Océano Pacífico es el sitio más popular para la parte de la Tierra de donde vino la Luna. Se pensó que esta teoría era posible ya que la composición de la Luna se asemeja a la del manto de la Tierra y una Tierra que gira rápidamente podría haber arrojado a la Luna de sus capas externas. Sin embargo, el sistema Tierra-Luna actual debería contener "evidencia fósil" de este giro rápido y no es así. Además, esta hipótesis no tiene una explicación natural para la cocción adicional que ha recibido el material lunar.
  • La teoría de la captura: esta teoría propone que la Luna se formó en algún otro lugar del sistema solar y luego fue capturada por el campo gravitacional de la Tierra. La diferente composición química de la Luna podría explicarse si se formara en otra parte del sistema solar, sin embargo, la captura en la órbita actual de la Luna es muy improbable. Algo tendría que frenarlo en la cantidad justa en el momento justo, y los científicos son reacios a creer en tal "ajuste fino". Además, esta hipótesis no tiene una explicación natural para la cocción adicional que ha recibido el material lunar.
  • La teoría de la condensación: esta teoría propone que la Luna y la Tierra se condensaron individualmente a partir de la nebulosa que formó el sistema solar, con la Luna formada en órbita alrededor de la Tierra. Sin embargo, si la Luna se formó cerca de la Tierra, debería tener casi la misma composición. Específicamente, debería poseer un núcleo de hierro significativo, y no lo tiene. Además, esta hipótesis no tiene una explicación natural para la cocción adicional que ha recibido el material lunar.

Hay una teoría que queda por discutir y es ampliamente aceptada en la actualidad.

La Teoría del Impactador Gigante (a veces llamada Teoría del Anillo Expulsado): esta teoría propone que un planetesimal (o planeta pequeño) del tamaño de Marte golpeó la Tierra justo después de la formación del sistema solar, expulsando grandes volúmenes de material calentado de las capas externas. de ambos objetos. Se formó un disco de material en órbita, y esta materia finalmente se unió para formar la Luna en órbita alrededor de la Tierra. Esta teoría puede explicar por qué la Luna está compuesta principalmente de roca y cómo la roca se calentó excesivamente. Además, vemos evidencia en muchos lugares del sistema solar de que tales colisiones eran comunes al final de las etapas formativas del sistema solar. Esta teoría se analiza más adelante.

Más sobre la teoría del impactador gigante

A mediados de la década de 1970, los científicos propusieron el escenario de impacto gigante para la formación de la Luna. La idea era que un impacto descentrado de un cuerpo del tamaño aproximado de Marte con una Tierra joven podría proporcionar a la Tierra su rápido giro inicial y expulsar suficientes escombros a la órbita para formar la Luna. Si el material expulsado provenía principalmente de los mantos de la Tierra y del impactador, se entendía fácilmente la falta de un núcleo lunar considerable, y la energía del impacto podría explicar el calentamiento adicional del material lunar requerido por el análisis de muestras de rocas lunares obtenidas. por los astronautas del Apolo.

Durante casi una década, la mayoría de los científicos no creyeron en la teoría del impacto gigante. Sin embargo, en 1984, una conferencia dedicada al origen lunar provocó una comparación crítica de las teorías existentes. La teoría del impacto gigante surgió de esta conferencia con el apoyo casi consensuado de los científicos, mejorada por nuevos modelos de formación de planetas que sugerían que los grandes impactos eran en realidad eventos bastante comunes en las últimas etapas de la formación de planetas terrestres.

La idea básica es la siguiente: hace unos 4.450 millones de años, un planeta Tierra joven, de apenas 50 millones de años en ese momento y no el objeto sólido que conocemos hoy, experimentó el mayor evento de impacto de su historia. Otro cuerpo planetario con aproximadamente la masa de Marte se había formado cerca con una órbita que lo colocó en un curso de colisión con la Tierra. Cuando la Tierra joven y este cuerpo rebelde chocaron, la energía involucrada fue 100 millones de veces mayor que el evento mucho más tardío que se cree que acabó con los dinosaurios. La temprana colisión gigante destruyó el cuerpo rebelde, probablemente vaporizó las capas superiores del manto de la Tierra y expulsó grandes cantidades de escombros a la órbita terrestre. Nuestra Luna se formó a partir de estos escombros.


Crédito de la imagen: Joe Tucciarone


¿De dónde vino la Luna?

Ningún otro satélite es tan grande, en relación con el planeta que orbita, como la Luna. ¿Cómo terminó la Tierra con un vecino tan enorme?

La Luna es un misterio. Todos en la Tierra pueden verlo, pero solo vemos un lado. Afecta las mareas del océano, cuando los animales tienen relaciones sexuales y aparentemente incluso cómo duermen las personas.

Sin embargo, hasta 1969, nadie había estado en la Luna. Incluso en 2015, casi medio siglo después, solo 12 personas habían estado allí.

Gracias a los astronautas que visitaron la Luna, junto con las muchas sondas no tripuladas que también lo han sido, ahora sabemos mucho sobre la composición de la Luna. Pero a pesar de todo ese conocimiento, los científicos todavía están luchando con una pregunta aparentemente simple: de dónde vino la Luna.

¿De alguna manera se desprendió de la Tierra? ¿Estaba deambulando por el sistema solar antes de ser agarrado y obligado a rodearnos para siempre? ¿O sucedió algo totalmente apocalíptico que lo hizo realidad?

Nuestros antepasados ​​no pudieron llegar a la Luna, pero eso no les impidió pensar de dónde venía.

Después de la Segunda Guerra Mundial se apoderó de una idea completamente diferente

El astrónomo, físico y filósofo italiano Galileo Galilei hizo una contribución temprana cuando logró hacer un poderoso telescopio que mostraba la Luna con mucho más detalle de lo que había sido posible antes.

A principios del siglo XVII, Galileo demostró que la Luna tenía un paisaje similar al de la Tierra. Era accidentado, con montañas y llanuras. Este fue el primer indicio de que la Tierra y la Luna de alguna manera se formaron juntas.

Avance rápido hasta el siglo XIX, y el hijo de Charles Darwin, George, tuvo una idea.Sugirió que cuando la Tierra era joven giraba muy rápidamente y, como resultado, parte de ella voló al espacio y formó la Luna. El Océano Pacífico es supuestamente la cicatriz de esta "fisión".

Esta teoría no tuvo mucha tracción, y después de la Segunda Guerra Mundial se apoderó de una idea completamente diferente.

El químico Harold Urey propuso, en cambio, que la Luna provenía de otra parte de la galaxia, y fue arrastrada por la gravedad de la Tierra a su paso.

No estaban seguros de si la Tierra podría capturar la Luna sin que se interrumpa su órbita.

La teoría de la captura es muy acertada. La Luna es grande en comparación con la Tierra, inusualmente para un satélite, pero si se formó en otro lugar, de repente tiene sentido. La teoría también da cuenta del hecho de que siempre nos enfrenta con el mismo lado, ya que esto puede suceder cuando se capturan objetos.

Aún así, algunos científicos no estaban convencidos. No estaban seguros de si la Tierra podría capturar la Luna sin que se interrumpa su órbita. También pensaron que los dos probablemente habrían chocado.

Había una posible solución. Si la atmósfera de la Tierra fuera lo suficientemente grande en ese momento, podría haber actuado como una bolsa de aire gigante, frenando a la Luna antes de que pudiera escapar de regreso al espacio. Pero esto parecía bastante improbable.

Los científicos lunares necesitaban una teoría que fuera consistente con varias observaciones clave. En particular, la Luna es relativamente grande. También se está acelerando, lo que significa que se está alejando gradualmente de la Tierra.

Los astronautas del Apolo tuvieron la tarea de traer muestras de roca lunar.

Una idea presentada fue la teoría de la acreción. Esto postula que la Tierra y la Luna se formaron juntas a partir de un disco de materia giratorio gigante, que rodeaba un agujero negro.

Esta teoría murió rápidamente. No pudo explicar la velocidad con la que la Luna orbita la Tierra. Además, los astrónomos habían calculado que la Luna era la mitad de densa que la Tierra, lo que sugiere que probablemente no se formaron a partir del mismo disco de acreción. Finalmente, no hubo señales del agujero negro.

Esto significó que la teoría de la captura de Urey siguió siendo dominante durante la década de 1960, cuando Estados Unidos comenzó a intentar enviar una misión tripulada a la Luna. Si Urey tenía razón, la Luna debería tener una composición química diferente a la de la Tierra.

En parte para probar esto, los astronautas del Apolo tuvieron la tarea de traer de regreso muestras de roca lunar. Los datos de esas rocas hicieron pedazos todas las teorías existentes.

La primera víctima fue la teoría de la fisión de George Darwin. Las muestras de rocas lunares mostraron que la Luna era mucho más antigua que el Océano Pacífico del que se suponía que provenía.

La teoría de la captura de Urey también recibió un golpe de martillo.

"Las rocas más antiguas de la Luna eran estas anortositas blancas", dice Alex Halliday de la Universidad de Oxford en el Reino Unido. Debido a que este mineral no es muy denso, normalmente flota sobre magma fundido, por lo que se habría encontrado cerca de la superficie de la Tierra en lugar de en el interior.

Sin embargo, la capa más externa de la corteza terrestre tiene solo unos 200 millones de años. No puede ser la fuente de las rocas lunares.

La teoría de la captura de Urey también recibió un golpe de martillo.

Para sorpresa de todos, las muestras de roca lunar y suelo revelaron que la Luna es químicamente idéntica a la Tierra. Eso sería muy improbable si se formaran muy separados, como había sugerido Urey.

Apolo condujo a "un período de profunda confusión"

Las rocas también mostraron que la Luna se formó unos 29 millones de años más tarde que otros objetos de tamaño similar en el sistema solar.

Parece haber tenido un comienzo ardiente. Las áreas oscuras de su superficie sugieren que alguna vez estuvo cubierta por un océano profundo de magma líquido.

Cualquier teoría sobre el origen de la Luna debería tener en cuenta todo esto. Ninguna de las teorías existentes estaba a la altura del trabajo, por lo que Apollo condujo a "un período de profunda confusión", según un artículo de 2014 de Jay Melosh de la Universidad de Purdue en West Lafayette, Indiana. "Una gran cantidad de datos detallados sobre la Luna y el Hellip se obtuvieron de las rocas lunares, pero no surgió una imagen clara de su origen".

En 1975, tres años después del aterrizaje final del Apolo, se presentó una nueva idea. La hipótesis del impacto gigante, como se la conoció, fue claramente dramática.

El impacto provocó que parte de la capa exterior de la Tierra girara y formara una bola fundida gigante.

Cuando el sistema solar se estaba formando hace 4.500 millones de años, había todo tipo de rocas zumbando alrededor. Entonces William Hartmann y Donald Davis del Instituto de Ciencias Planetarias en Tucson, Arizona sugirieron que uno de ellos golpeó la Tierra.

Debe haber sido una roca realmente grande: aproximadamente del tamaño del planeta Marte, que tiene una masa de una décima parte de la de la Tierra. Este hipotético planeta, que ha sido apodado Theia, dio un golpe lateral masivo como la bola blanca en un juego de billar.

El impacto hizo que parte de la capa exterior de la Tierra girara y formara una bola fundida gigante. Esta bola habría ardido brillante, ocupando alrededor de un tercio del cielo de la Tierra, hasta que se enfrió y se alejó más.

Esta colisión se ha simulado en computadoras y funciona bastante bien. Para empezar, puede explicar por qué el núcleo de hierro de la Luna es aproximadamente la mitad del tamaño de la Tierra. El núcleo de Theia se incorporó al de la Tierra, por lo que la Luna no obtuvo mucho.

Halliday dice que el impacto es la "peor explicación".

También explica por qué la Luna tiene tan pocos "volátiles", esos elementos que se evaporan fácilmente en gases. El calor de la colisión los lanzó al espacio.

Finalmente, los tamaños relativos de la Tierra y Theia pueden explicar la velocidad de la órbita de la Luna.

Como resultado, Halliday llama al impacto la "peor explicación". Pero todavía tiene un gran problema.

Es el mismo problema que descarriló la teoría de captura de Urey: la Tierra y la Luna son demasiado similares químicamente.

Si Theia existió, no ha dejado rastro en la Luna.

Muchos elementos existen como variantes sutilmente diferentes llamadas isótopos. Cada átomo está formado por tres tipos de partículas más pequeñas, llamadas protones, electrones y neutrones. Cada átomo de un elemento dado debe tener el mismo número de protones y electrones, pero el número de neutrones varía, dando lugar a isótopos.

Los isótopos actúan como una especie de huella química. Si tiene un material misterioso, mirar la mezcla de isótopos que contiene puede darle una pista sobre su origen.

En el caso de las rocas lunares, algunos de los isótopos deberían haber venido de la Tierra y otros de Theia, por lo que la composición isotópica debería estar en algún lugar entre los dos. Pero, de hecho, es casi exactamente igual que el de la Tierra. Si Theia existió, no ha dejado rastro en la Luna.

Este es un gran problema para la hipótesis del impacto gigante.

Hasta ahora, no ha eliminado la hipótesis del impacto.

Los isótopos de tungsteno y silicio son especialmente complicados, porque se producen durante la formación de núcleos planetarios.

"Cada planeta tiene una historia diferente de formación de núcleos, por lo que esperaría recibir una señal diferente", dice Halliday. "Estos isótopos sugieren que fue la Tierra misma de donde vinieron los átomos de la Luna".

Melosh llama a este hallazgo la "crisis isotópica". Pero hasta ahora, no ha eliminado la hipótesis del impacto.

La explicación más simple posible es que Theia tenía exactamente la misma firma isotópica que la Tierra, tal vez porque se formó cerca. Sin embargo, las simulaciones del sistema solar primitivo sugirieron que la probabilidad de que esto suceda es inferior al 1%.

De acuerdo con eso, no hay otros cuerpos conocidos en el sistema solar con la misma composición isotópica que la Tierra y la Luna. A los científicos les gustaría recolectar muestras de meteoritos de Venus y Mercurio para ver si comparten isótopos similares, pero es una posibilidad remota.

El problema es que Theia debe haber golpeado a la Tierra con un golpe indirecto.

Alternativamente, tal vez el impacto fue tan severo que Theia y la Tierra se derritieron y sus átomos se mezclaron. Eso explicaría por qué la Tierra y la Luna son ahora tan similares, pero no está nada claro si ocurrió un impacto tan catastrófico.

También se ha sugerido que el cuerpo del impactador estaba compuesto principalmente de hielo. Hay muchas bolas de hielo de este tipo en el sistema solar exterior, y uno podría haber golpeado la Tierra a gran velocidad.

Pero incluso entonces, solo el 73% de la Luna podría derivarse de la Tierra, lo que no es suficiente para explicar los isótopos. El problema es que Theia tiene que haber golpeado a la Tierra con un golpe indirecto, de lo contrario la Luna habría terminado en una órbita diferente, y este golpe lateral estropea los isótopos.

Quizás, después de todo, Theia no asestó un solo golpe. En 2012, Matija Ćuk y Sarah Stewart de la Universidad de Harvard en Cambridge, Massachusetts idearon una forma de evitarlo.

Theia podría haber sido mucho más pequeña de lo que se pensaba.

Sugirieron que la Tierra ya estaba girando muy rápido cuando Theia la golpeó. Si la Tierra giraba rápidamente, ya había suficiente impulso para enviar a la Luna a la órbita correcta. No hubo necesidad de un golpe indirecto: Theia podría haber golpeado la Tierra de frente.

Eso significa que Theia podría haber sido mucho más pequeña de lo que se pensaba, aproximadamente el 2% de la masa de la Tierra. A su vez, eso significa que la Luna podría estar compuesta principalmente de material de la Tierra.

Esta idea "ha sacudido el suelo bajo todos los enfoques anteriores", dice Melosh.

En abril de 2015, surgieron aún más pruebas para apoyar la hipótesis del impacto gigante.

Hace que la extraña similitud de la Tierra y la Luna sea un poco más fácil de explicar.

Alessandra Mastrobuono-Battisti del Instituto de Tecnología de Israel en Haifa y sus colegas realizaron una simulación más detallada de los objetos que zumbaban en el sistema solar temprano.

Descubrieron que los objetos que impactaron en los planetas eran mucho más similares a esos planetas de lo que se esperaba anteriormente. En lugar de solo un 1% de probabilidad de que Theia y la Tierra fueran muy similares, las probabilidades eran más del 20%.

Eso todavía no es una probabilidad brillante, pero hace que la extraña similitud de la Tierra y la Luna sea un poco más fácil de explicar.

Sin embargo, el trabajo no está terminado. "Todavía nos falta algo", dice Stewart.

Quizás no debería sorprendernos demasiado que parte de su historia de origen se base en la suerte ciega.

La mayoría de los investigadores ahora piensan que la solución será alguna versión de la hipótesis del impacto gigante, pero aún necesita algunos ajustes para explicar de manera convincente los isótopos.

El mayor problema es encontrar una teoría según la cual todos los aspectos de la Tierra y la Luna parezcan razonablemente probables. Mientras la teoría requiera que Theia tenga una masa particular, o golpee la Tierra de la manera correcta, siempre estará abierta a dudas.

Dicho esto, parte de la razón de todo el interés en la formación de la Luna es que es inusual. Quizás no debería sorprendernos demasiado que parte de su historia de origen se base en la suerte ciega.


El origen de la luna

Dos científicos de alto nivel del PSI, el Dr. William K. Hartmann y el Dr. Donald R. Davis, fueron los primeros en sugerir la principal hipótesis moderna del origen de la luna, en un artículo publicado en 1975 en la revista Icarus.

Copyright de la pintura William K. Hartmann

La idea en pocas palabras:

En el momento en que la Tierra se formó hace 4.500 millones de años, también estaban creciendo otros cuerpos planetarios más pequeños. Uno de ellos golpeó la Tierra al final del proceso de crecimiento de la Tierra, expulsando escombros rocosos. Una fracción de esos escombros entró en órbita alrededor de la Tierra y se agregó a la Luna.

Por qué esta es una buena hipótesis:

  • La Tierra tiene un gran núcleo de hierro, pero la Luna no. Esto se debe a que el hierro de la Tierra ya se había drenado en el núcleo cuando ocurrió el impacto gigante. Por lo tanto, los escombros expulsados ​​tanto de la Tierra como del impactador provienen de sus mantos rocosos empobrecidos en hierro. El núcleo de hierro del impactador se derritió con el impacto y se fusionó con el núcleo de hierro de la Tierra, según modelos informáticos.
  • La Tierra tiene una densidad media de 5,5 gramos / centímetro cúbico, pero la luna tiene una densidad de solo 3,3 g / cc. La razón es la misma, que la luna carece de hierro.
  • La luna tiene exactamente la misma composición de isótopos de oxígeno que la Tierra, mientras que las rocas de Marte y los meteoritos de otras partes del sistema solar tienen diferentes composiciones de isótopos de oxígeno. Esto muestra que la luna se formó a partir de material formado en la vecindad de la Tierra.
  • Si una teoría sobre el origen lunar requiere un proceso evolutivo, le cuesta explicar por qué otros planetas no tienen lunas similares. (Solo Plutón tiene una luna que es una fracción apreciable de su propio tamaño). Nuestra hipótesis de impacto gigante tenía la ventaja de invocar un evento catastrófico estocástico que podría ocurrir solo en uno o dos planetas de nueve.

¿Cuáles fueron algunas de las ideas anteriores?

  1. Una de las primeras teorías era que la luna es un mundo hermano que se formó en órbita alrededor de la Tierra a medida que se formó la Tierra. Esta teoría falló porque no pudo explicar por qué la luna carece de hierro.
  2. Una segunda idea inicial fue que la luna se formó en algún otro lugar del sistema solar donde había poco hierro, y luego fue capturada en órbita alrededor de la Tierra. Esto falló cuando las rocas lunares mostraron la misma composición isotópica que la Tierra.
  3. Una tercera idea temprana fue que la Tierra primitiva giraba tan rápido que se desprendía de la Luna. Esta idea produciría una luna similar al manto de la Tierra, pero falló cuando el análisis del momento angular total y la energía involucrada indicó que el actual sistema Tierra-Luna no podría formarse de esta manera.

¿De dónde vino la teoría?

Hartmann y Davis estaban familiarizados con el trabajo realizado en la Unión Soviética en la década de 1960, sobre la agregación de planetas a partir de innumerables cuerpos parecidos a asteroides llamados planetesimales. Gran parte de este trabajo fue iniciado por un astrofísico ruso llamado V. S. Safronov.

Retomando las ideas generales de Safronov, Hartmann y Davis realizaron cálculos de la tasa de crecimiento del segundo cuerpo más grande, el tercero más grande, etc., en la vecindad general de la Tierra, a medida que la Tierra misma estaba creciendo. Así como el cinturón de asteroides tiene hoy un asteroide más grande (Ceres) con un diámetro de 1000 km, y varios cuerpos más pequeños en el rango de diámetro de 300-500 km, la región de la órbita de la Tierra habría tenido varios cuerpos hasta aproximadamente la mitad del tamaño de la Tierra. Tierra en crecimiento. Nuestra idea era que en el caso de la Tierra (pero no en los otros planetas) el impacto ocurrió lo suficientemente tarde, y en una dirección en relación con la rotación de la Tierra, que se arrojó suficiente material intermedio para formar una luna.

¿Cómo se desarrolló la teoría?

Después de que presentamos la teoría por primera vez en 1974 en una conferencia sobre satélites, el investigador de Harvard AGW Cameron se levantó para decir que él y William Ward también estaban trabajando en la misma idea, pero partiendo de una motivación diferente: el estudio del momento angular en el sistema - y que habían llegado a la conclusión de que el cuerpo impactante tenía que ser aproximadamente del tamaño de Marte (un tercio o la mitad del tamaño de la Tierra). Nuestro artículo fue publicado en 1975 (Hartmann y Davis, Ícaro, 24, 504-505) Cameron y Ward publicaron un resumen sobre esta idea en la conferencia Lunar Science en 1976, dos años después del artículo de la ISP.


Cinco horas después del impacto, basado en modelos informáticos de A. Cameron, W. Benz, J. Melosh y otros. Derechos de autor William K. Hartmann

Thompson y Stevenson realizaron algunos trabajos en 1983 sobre la formación de pequeñas lunas en el disco de escombros que se formó alrededor de la Tierra después del impacto. Sin embargo, en general la teoría languideció hasta 1984 cuando se organizó un encuentro internacional en Kona, Hawaii, sobre el origen de la luna. En esa reunión, la hipótesis del impacto gigante surgió como la hipótesis principal y ha permanecido en ese papel desde entonces. El Dr. Michael Drake, director del Departamento de Ciencias Planetarias de la Universidad de Arizona, describió recientemente esa reunión como quizás la más exitosa en la historia de la ciencia planetaria.

El Instituto Lunar y Planetario (Houston) publicó una colección de artículos de esa reunión en el libro de 1986, El origen de la luna, editado por el científico de la ISP William Hartmann, junto con Geoffry Taylor y Roger Phillips. Este libro sigue siendo la principal referencia sobre este tema. Mientras tanto, investigadores como Willy Benz, Jay Melosh, A. G. W. Cameron y otros han intentado modelos informáticos del impacto gigante para determinar cuánto material entraría en órbita. Hartmann ha utilizado algunos de estos resultados para hacer las pinturas en esta página web, intentando mostrar cómo se habría visto el impacto para un observador humano (si los humanos hubieran existido, no aparecieron hasta 4.500 millones de años después). !)

En la década de 1990, el Dr. Robin Canup escribió un Ph.D. disertación sobre el origen de la luna y la hipótesis del impacto gigante, que produjo un nuevo modelo de la agregación de los escombros en pequeñas lunas y, finalmente, en la luna misma. El Dr. Canup continúa modelando el proceso de acreción lunar.

Estado actual:

En 1997, el trabajo del Dr. Canup recibió mucha publicidad por parte de los medios de comunicación, algunos de los cuales pensaron erróneamente que el impacto gigante era una idea completamente nueva. Los primeros trabajos de Canup, presentados en julio de 1997, sugirieron que los escombros de un impacto podrían no formar una luna, sino solo un enjambre de pequeñas lunas. Su trabajo posterior (otoño de 1997) condujo a un mayor "éxito" en la agregación de los escombros en una sola luna.

En PSI hemos trabajado con varios investigadores líderes para proponer nuevos trabajos o la mecánica de acreción utilizando una variante del modelo de construcción de planetas de PSI. Pero este trabajo no ha sido financiado.

Hartmann, W. K. y D. R. Davis 1975 Ícaro, 24, 505.

Hartmann, W. K. 1997. Una breve historia de la Luna. El informe planetario. 17, 4-11.

Hartmann, W. K. y Ron Miller 1991. La Historia de la Tierra, (Nueva York: Workman Publishing Co.)


Contenido

El nombre propio en inglés habitual para el satélite natural de la Tierra es simplemente la luna, con una M mayúscula [18] [19] El sustantivo Luna se deriva del inglés antiguo mōna, que (como todos sus cognados germánicos) proviene del proto-germánico * mēnōn, [20] que a su vez proviene del protoindoeuropeo * mēnsis "mes" [21] (de antes *yo no, genitivo * mēneses) que puede estar relacionado con el verbo "medir" (de tiempo). [22]

Ocasionalmente, el nombre Luna / ˈ l uː n ə / se utiliza en la escritura científica [23] y especialmente en la ciencia ficción para distinguir la luna de la Tierra de otras, mientras que en la poesía "Luna" se ha utilizado para denotar la personificación de la Luna. [24] Cynthia / ˈ s ɪ n θ i ə / es otro nombre poético, aunque raro, para la Luna personificada como una diosa, [25] mientras Selene / s ə ˈ l iː n iː / (literalmente "Luna") es la diosa griega de la Luna.

El adjetivo inglés habitual perteneciente a la Luna es "lunar", derivado de la palabra latina para la Luna, lūna. El adjetivo selenio / s ə l iː n i ə n /, [26] derivado de la palabra griega para la Luna, σελήνη selēnē, y se utiliza para describir la Luna como un mundo en lugar de como un objeto en el cielo, es raro, [27] mientras que su cognado selenico originalmente era un sinónimo poco común [28], pero ahora casi siempre se refiere al elemento químico selenio. [29] Sin embargo, la palabra griega para la Luna nos proporciona el prefijo seleno-, como en selenografía, el estudio de las características físicas de la Luna, así como el nombre del elemento selenio. [30] [31]

La diosa griega del desierto y la caza, Artemisa, equiparada con la Diana romana, uno de cuyos símbolos era la Luna y que a menudo era considerada como la diosa de la Luna, también se llamaba Cynthia, de su legendario lugar de nacimiento en el monte Cynthus. [32] Estos nombres - Luna, Cynthia y Selene - se reflejan en términos técnicos para órbitas lunares como disculparse, pericintión y selenocéntrico.

La datación isotópica de muestras lunares sugiere que la Luna se formó alrededor de 50 millones de años después del origen del Sistema Solar. [33] [34] Históricamente, se han propuesto varios mecanismos de formación, [35] pero ninguno explicó satisfactoriamente las características del sistema Tierra-Luna. Una fisión de la Luna desde la corteza terrestre a través de la fuerza centrífuga [36] requeriría una tasa de rotación inicial demasiado grande de la Tierra. [37] La ​​captura gravitacional de una Luna preformada [38] depende de una atmósfera terrestre inviablemente extendida para disipar la energía de la Luna que pasa. [37] Una co-formación de la Tierra y la Luna juntas en el disco de acreción primordial no explica el agotamiento de los metales en la Luna. [37] Ninguna de estas hipótesis puede explicar el elevado momento angular del sistema Tierra-Luna. [39]

La teoría predominante es que el sistema Tierra-Luna se formó después de un impacto gigante de un cuerpo del tamaño de Marte (llamado Theia) con la proto-Tierra. El impacto lanzó material a la órbita de la Tierra y luego el material se acumuló y formó la Luna [40] [41] justo más allá del límite de Roche de la Tierra.

2.56 R . [42] Esta teoría explica mejor la evidencia.

Se cree que los impactos gigantes fueron comunes en los inicios del Sistema Solar. Las simulaciones por computadora de impactos gigantes han producido resultados que son consistentes con la masa del núcleo lunar y el momento angular del sistema Tierra-Luna. Estas simulaciones también muestran que la mayor parte de la Luna deriva del impactador, en lugar de la proto-Tierra. [43] Sin embargo, simulaciones más recientes sugieren una fracción mayor de la Luna derivada de la proto-Tierra. [44] [45] [46] [47] Otros cuerpos del Sistema Solar interior como Marte y Vesta tienen, según los meteoritos de ellos, composiciones isotópicas de oxígeno y tungsteno muy diferentes en comparación con la Tierra. Sin embargo, la Tierra y la Luna tienen composiciones isotópicas casi idénticas. La ecualización isotópica del sistema Tierra-Luna podría explicarse por la mezcla posterior al impacto del material vaporizado que formó los dos, [48] aunque esto es objeto de debate. [49]

El impacto liberó mucha energía y luego el material liberado volvió a acumularse en el sistema Tierra-Luna. Esto habría derretido la capa exterior de la Tierra y, por lo tanto, habría formado un océano de magma. [50] [51] De manera similar, la Luna recién formada también se habría visto afectada y tendría su propio océano de magma lunar, su profundidad se estima entre 500 km (300 millas) y 1.737 km (1.079 millas). [50]

Si bien la teoría del impacto gigante explica muchas líneas de evidencia, algunas preguntas aún están sin resolver, la mayoría de las cuales involucran la composición de la Luna. [52]

En 2001, un equipo del Carnegie Institute de Washington informó la medición más precisa de las firmas isotópicas de las rocas lunares. [53] Las rocas del programa Apolo tenían la misma firma isotópica que las rocas de la Tierra, a diferencia de casi todos los demás cuerpos del Sistema Solar. Esta observación fue inesperada, porque se pensaba que la mayor parte del material que formó la Luna provenía de Theia y se anunció en 2007 que había menos del 1% de posibilidades de que Theia y la Tierra tuvieran firmas isotópicas idénticas. [54] Otras muestras lunares de Apolo tenían en 2012 la misma composición de isótopos de titanio que la Tierra, [55] lo que entra en conflicto con lo que se espera si la Luna se forma lejos de la Tierra o se deriva de Theia. Estas discrepancias pueden explicarse por variaciones de la teoría del impacto gigante.

La Luna es un elipsoide muy levemente escaleno debido al estiramiento de las mareas, con su eje largo desplazado 30 ° respecto a la Tierra, debido a anomalías gravitacionales de las cuencas de impacto. Su forma es más alargada de lo que pueden explicar las fuerzas de marea actuales. Este "abultamiento fósil" indica que la Luna se solidificó cuando orbitó a la mitad de su distancia actual a la Tierra, y que ahora hace demasiado frío para que su forma se ajuste a su órbita. [56]

Estructura interna

Composición química de la superficie lunar [57]
Compuesto Fórmula Composición
Maria Tierras altas
sílice SiO2 45.4% 45.5%
alúmina Alabama2O3 14.9% 24.0%
Lima CaO 11.8% 15.9%
óxido de hierro (II) FeO 14.1% 5.9%
magnesia MgO 9.2% 7.5%
dióxido de titanio TiO2 3.9% 0.6%
óxido de sodio N / A2O 0.6% 0.6%
99.9% 100.0%

La Luna es un cuerpo diferenciado que inicialmente estaba en equilibrio hidrostático, pero que desde entonces se ha alejado de esta condición. [58] Tiene una corteza, manto y núcleo geoquímicamente distintos. La Luna tiene un núcleo interno sólido rico en hierro con un radio posiblemente tan pequeño como 240 kilómetros (150 millas) y un núcleo externo fluido compuesto principalmente de hierro líquido con un radio de aproximadamente 300 kilómetros (190 millas). Alrededor del núcleo hay una capa límite parcialmente fundida con un radio de aproximadamente 500 kilómetros (310 millas). [59] [60] Se cree que esta estructura se desarrolló a través de la cristalización fraccionada de un océano de magma global poco después de la formación de la Luna hace 4.500 millones de años. [61]

La cristalización de este océano de magma habría creado un manto máfico a partir de la precipitación y el hundimiento de los minerales olivino, clinopiroxeno y ortopiroxeno después de que aproximadamente tres cuartas partes del océano de magma se hubieran cristalizado, los minerales de plagioclasa de menor densidad podrían formarse y flotar en una corteza encima . [62] Los líquidos finales para cristalizar habrían estado inicialmente intercalados entre la corteza y el manto, con una gran abundancia de elementos incompatibles y productores de calor. [1] De acuerdo con esta perspectiva, el mapeo geoquímico realizado desde la órbita sugiere una corteza mayoritariamente de anortosita. [14] Las muestras de rocas lunares de las lavas de inundación que estallaron en la superficie debido al derretimiento parcial del manto confirman la composición del manto máfico, que es más rico en hierro que el de la Tierra. [1] La corteza tiene en promedio unos 50 kilómetros (31 millas) de espesor. [1]

La Luna es el segundo satélite más denso del Sistema Solar, después de Io. [63] Sin embargo, el núcleo interno de la Luna es pequeño, con un radio de aproximadamente 350 kilómetros (220 millas) o menos, [1] alrededor del 20% del radio de la Luna. Su composición no se comprende bien, pero probablemente sea hierro metálico aleado con una pequeña cantidad de azufre y los análisis de níquel de la rotación variable en el tiempo de la Luna sugieren que está al menos parcialmente fundido. [64] Se estima que la presión en el núcleo lunar es de 5 GPa. [sesenta y cinco]

Campo magnético

La Luna tiene un campo magnético externo de menos de 0,2 nanoteslas, [66] o menos de una cien milésima parte del de la Tierra. Actualmente, la Luna no tiene un campo magnético dipolar global y solo es probable que la magnetización de la corteza se haya adquirido temprano en su historia cuando una dínamo todavía estaba en funcionamiento. [67] [68] Sin embargo, al comienzo de su historia, hace 4 mil millones de años, la fuerza de su campo magnético probablemente era cercana a la de la Tierra en la actualidad. [66] Este campo de dínamo temprano aparentemente expiró hace unos mil millones de años, después de que el núcleo lunar se cristalizara por completo. [66] Teóricamente, parte de la magnetización remanente puede originarse a partir de campos magnéticos transitorios generados durante grandes impactos a través de la expansión de nubes de plasma. Estas nubes se generan durante grandes impactos en un campo magnético ambiental. Esto está respaldado por la ubicación de las magnetizaciones de la corteza más grandes situadas cerca de las antípodas de las cuencas de impacto gigantes. [69]

Geología de superficie

La topografía de la Luna se ha medido con altimetría láser y análisis de imágenes estéreo. [70] Su característica topográfica más extensa es la cuenca gigante del Polo Sur-Aitken del lado lejano, de unos 2.240 km (1.390 millas) de diámetro, el cráter más grande de la Luna y el segundo cráter de impacto confirmado más grande del Sistema Solar. [71] [72] A 13 km (8,1 millas) de profundidad, su piso es el punto más bajo en la superficie de la Luna. [71] [73] Las elevaciones más altas de la superficie de la Luna se encuentran directamente al noreste, que podría haber sido engrosado por el impacto de la formación oblicua de la cuenca del Polo Sur-Aitken. [74] Otras cuencas de gran impacto como Imbrium, Serenitatis, Crisium, Smythii y Orientale poseen elevaciones regionalmente bajas y bordes elevados. [71] El lado lejano de la superficie lunar es en promedio 1,9 km (1,2 millas) más alto que el lado cercano. [1]

El descubrimiento de acantilados escarpados de fallas sugiere que la Luna se ha reducido unos 90 metros (300 pies) en los últimos mil millones de años. [75] Existen características de contracción similares en Mercurio. Mare Frigoris, una cuenca cerca del polo norte que durante mucho tiempo se supuso que estaba geológicamente muerta, se ha agrietado y cambiado. Dado que la Luna no tiene placas tectónicas, su actividad tectónica es lenta y se desarrollan grietas a medida que pierde calor. [76]

Características volcánicas

Las llanuras lunares oscuras y relativamente sin rasgos distintivos, que se ven claramente a simple vista, se llaman maria (Latín para "mares" singular yegua), ya que una vez se creyó que estaban llenos de agua [77], ahora se sabe que son grandes charcos solidificados de lava basáltica antigua. Aunque son similares a los basaltos terrestres, los basaltos lunares tienen más hierro y ningún mineral alterado por el agua. [78] La mayoría de estos depósitos de lava entraron en erupción o fluyeron hacia las depresiones asociadas con las cuencas de impacto. Varias provincias geológicas que contienen volcanes en escudo y cúpulas volcánicas se encuentran dentro del lado cercano "maría". [79]

Casi todas las marías están en el lado cercano de la Luna y cubren el 31% de la superficie del lado cercano [80] en comparación con el 2% del lado lejano. [81] Esto probablemente se deba a una concentración de elementos productores de calor debajo de la corteza en el lado cercano, lo que habría provocado que el manto subyacente se calentara, se derritiera parcialmente, se elevara a la superficie y estallara. [62] [82] [83] La mayoría de los basaltos de yegua de la Luna entraron en erupción durante el período Imbrio, hace entre 3.0 y 3.5 mil millones de años, aunque algunas muestras fechadas radiométricamente tienen una antigüedad de 4.2 mil millones de años. [84] En 2003, los estudios de recuento de cráteres de las erupciones más jóvenes parecían sugerir que se formaron no antes de hace 1.200 millones de años. [85]

En 2006, un estudio de Ina, una pequeña depresión en Lacus Felicitatis, encontró características irregulares y relativamente libres de polvo que, debido a la falta de erosión por la caída de escombros, parecían tener solo 2 millones de años. [86] Los terremotos lunares y las liberaciones de gas también indican cierta actividad lunar continua. [86] Se ha identificado evidencia de vulcanismo lunar reciente en 70 parches irregulares de yeguas, algunas de menos de 50 millones de años. Esto plantea la posibilidad de un manto lunar mucho más cálido de lo que se creía anteriormente, al menos en el lado cercano donde la corteza profunda es sustancialmente más cálida debido a la mayor concentración de elementos radiactivos. [87] [88] [89] [90] Se ha encontrado evidencia de vulcanismo basáltico de 2 a 10 millones de años dentro del cráter Lowell, [91] [92] dentro de la cuenca Orientale. Alguna combinación de un manto inicialmente más caliente y el enriquecimiento local de elementos productores de calor en el manto podría ser responsable de actividades prolongadas en el otro lado de la cuenca Orientale. [93] [94]

Las regiones de color más claro de la Luna se llaman terrae, o más comúnmente tierras altas, porque son más altos que la mayoría de maría. Se han fechado radiométricamente para haberse formado hace 4.400 millones de años y pueden representar acumulaciones de plagioclasa del océano de magma lunar. [84] [85] A diferencia de la Tierra, no se cree que se hayan formado grandes montañas lunares como resultado de eventos tectónicos. [95]

La concentración de maría en el lado cercano probablemente refleja la corteza sustancialmente más gruesa de las tierras altas del Lado Lejano, que puede haberse formado en un impacto a baja velocidad de una segunda luna de la Tierra unas pocas decenas de millones de años después de la formación de la Luna. [96] [97] Alternativamente, puede ser una consecuencia del calentamiento asimétrico de las mareas cuando la Luna estaba mucho más cerca de la Tierra. [98]

Cráteres de impacto

Un proceso geológico importante que ha afectado la superficie de la Luna son los cráteres de impacto, [99] con cráteres formados cuando los asteroides y cometas chocan con la superficie lunar. Se estima que hay aproximadamente 300.000 cráteres de más de 1 km (0,6 millas) de ancho en el lado cercano de la Luna. [100] La escala de tiempo geológica lunar se basa en los eventos de impacto más prominentes, incluidas las estructuras Nectaris, Imbrium y Orientale caracterizadas por múltiples anillos de material levantado, entre cientos y miles de kilómetros de diámetro y asociados con una amplia plataforma de depósitos de eyección que forman un horizonte estratigráfico regional. [101] La falta de atmósfera, clima y procesos geológicos recientes significan que muchos de estos cráteres están bien conservados. Aunque solo se han fechado definitivamente algunas cuencas de anillos múltiples, son útiles para asignar edades relativas. Debido a que los cráteres de impacto se acumulan a una tasa casi constante, se puede usar el recuento de la cantidad de cráteres por unidad de área para estimar la edad de la superficie. [101] Las edades radiométricas de las rocas derretidas por impacto recolectadas durante las misiones Apolo se agrupan entre 3.8 y 4.1 mil millones de años: esto se ha utilizado para proponer un período de Bombardeo Intenso Tardío de mayores impactos. [102]

Cubierto en la parte superior de la corteza lunar hay una capa superficial altamente triturada (dividida en partículas cada vez más pequeñas) y protegida por impactos llamada regolito, formada por procesos de impacto. El regolito más fino, el suelo lunar de vidrio de dióxido de silicio, tiene una textura que se asemeja a la nieve y un olor que se asemeja a la pólvora gastada. [103] El regolito de las superficies más antiguas es generalmente más grueso que el de las superficies más jóvenes: varía en grosor de 10 a 20 km (6,2 a 12,4 mi) en las tierras altas y de 3 a 5 km (1,9 a 3,1 mi) en el maria. [104] Debajo de la capa de regolito finamente triturada está el megaregolito, una capa de lecho rocoso muy fracturado de muchos kilómetros de espesor. [105]

Las imágenes de alta resolución del Lunar Reconnaissance Orbiter en la década de 2010 muestran una tasa de producción de cráteres contemporánea significativamente más alta de lo que se había estimado anteriormente. Se cree que un proceso de cráteres secundario causado por eyecciones distales agita los dos centímetros superiores del regolito en una escala de tiempo de 81.000 años. [106] [107] Esta tasa es 100 veces más rápida que la tasa calculada a partir de modelos basados ​​únicamente en impactos directos de micrometeoritos. [108]

Campo gravitacional

El campo gravitacional de la Luna se ha medido mediante el seguimiento del desplazamiento Doppler de las señales de radio emitidas por las naves espaciales en órbita. Las principales características de la gravedad lunar son mascons, grandes anomalías gravitacionales positivas asociadas con algunas de las cuencas de impacto gigantes, en parte causadas por los densos flujos de lava basáltica que llenan esas cuencas. [109] [110] Las anomalías influyen en gran medida en la órbita de las naves espaciales alrededor de la Luna. Hay algunos acertijos: los flujos de lava por sí mismos no pueden explicar toda la firma gravitacional, y existen algunas mascon que no están vinculadas al vulcanismo de la yegua. [111]

Remolinos lunares

Los remolinos lunares son características enigmáticas que se encuentran en la superficie de la Luna. Se caracterizan por un alto albedo, parecen ópticamente inmaduros (es decir, las características ópticas de un regolito relativamente joven) y, a menudo, tienen una forma sinuosa. Su forma a menudo se ve acentuada por regiones de bajo albedo que se enrollan entre los remolinos brillantes. Están ubicados en lugares con campos magnéticos de superficie mejorados y muchos están ubicados en el punto antípoda de impactos mayores. Los remolinos bien conocidos incluyen la función Reiner Gamma y Mare Ingenii. Se supone que son áreas que han sido parcialmente protegidas del viento solar, lo que resulta en una erosión espacial más lenta. [112]

Presencia de agua

El agua líquida no puede persistir en la superficie lunar. Cuando se expone a la radiación solar, el agua se descompone rápidamente a través de un proceso conocido como fotodisociación y se pierde en el espacio. Sin embargo, desde la década de 1960, los científicos han planteado la hipótesis de que el hielo de agua puede depositarse al impactar cometas o posiblemente producirse por la reacción de rocas lunares ricas en oxígeno e hidrógeno del viento solar, dejando rastros de agua que posiblemente podrían persistir en el frío, permanentemente en sombra. cráteres en cualquier polo de la Luna. [113] [114] Las simulaciones por computadora sugieren que hasta 14.000 km 2 (5.400 millas cuadradas) de la superficie pueden estar en sombra permanente. [115] La presencia de cantidades utilizables de agua en la Luna es un factor importante para convertir la habitación lunar en un plan rentable. La alternativa de transportar agua desde la Tierra sería prohibitivamente cara. [116]

En años desde entonces, se han encontrado firmas de agua en la superficie lunar. [117] En 1994, el experimento de radar biestático ubicado en el Clementina nave espacial, indicó la existencia de pequeñas bolsas de agua congeladas cerca de la superficie. Sin embargo, observaciones de radar posteriores realizadas por Arecibo, sugieren que estos hallazgos pueden ser más bien rocas expulsadas de cráteres de impacto jóvenes. [118] En 1998, el espectrómetro de neutrones del Prospector lunar La nave espacial mostró que hay altas concentraciones de hidrógeno presentes en el primer metro de profundidad en el regolito cerca de las regiones polares. [119] Las perlas de lava volcánica, traídas de regreso a la Tierra a bordo del Apolo 15, mostraron pequeñas cantidades de agua en su interior. [120]

El 2008 Chandrayaan-1 Desde entonces, la nave espacial ha confirmado la existencia de hielo de agua superficial, utilizando el Moon Mineralogy Mapper a bordo. El espectrómetro observó líneas de absorción comunes al hidroxilo, en la luz solar reflejada, proporcionando evidencia de grandes cantidades de hielo de agua en la superficie lunar. La nave espacial mostró que las concentraciones pueden llegar a alcanzar las 1.000 ppm. [121] Utilizando los espectros de reflectancia del mapeador, la iluminación indirecta de áreas en sombra confirmó el hielo de agua dentro de los 20 ° de latitud de ambos polos en 2018. [122] En 2009, LCROSS envió un impactador de 2.300 kg (5.100 lb) a un cráter polar permanentemente sombreado y detectó al menos 100 kg (220 lb) de agua en una columna de material expulsado. [123] [124] Otro examen de los datos de LCROSS mostró que la cantidad de agua detectada estaba más cerca de 155 ± 12 kg (342 ± 26 lb). [125]

En mayo de 2011, se informó de 615-1410 ppm de agua en inclusiones fundidas en la muestra lunar 74220, [126] el famoso "suelo de vidrio naranja" con alto contenido de titanio de origen volcánico recolectado durante la misión Apolo 17 en 1972. Las inclusiones se formaron durante una explosión erupciones en la Luna hace aproximadamente 3.700 millones de años. Esta concentración es comparable a la del magma en el manto superior de la Tierra.Aunque de considerable interés selenológico, este anuncio ofrece poco consuelo a los posibles colonos lunares: la muestra se originó a muchos kilómetros por debajo de la superficie y las inclusiones son tan difíciles de acceder que se necesitaron 39 años para encontrarlas con un estado de la cuestión. -Instrumento de microsonda de iones de arte.

El análisis de los hallazgos del Moon Mineralogy Mapper (M3) reveló en agosto de 2018 por primera vez "evidencia definitiva" de hielo de agua en la superficie lunar. [127] [128] Los datos revelaron las distintas firmas reflectantes del hielo de agua, a diferencia del polvo y otras sustancias reflectantes. [129] Los depósitos de hielo se encontraron en los polos norte y sur, aunque es más abundante en el sur, donde el agua está atrapada en cráteres y grietas permanentemente sombreados, lo que le permite persistir como hielo en la superficie, ya que está protegido de la sol. [127] [129]

En octubre de 2020, los astrónomos informaron haber detectado agua molecular en la superficie iluminada por el sol de la Luna por varias naves espaciales independientes, incluido el Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja (SOFIA). [130] [131] [132] [133]

Condiciones de la superficie

La superficie de la Luna es un ambiente extremo con temperaturas que van desde 140 ° C hasta −171 ° C, una presión atmosférica de 10 −10 Pa y altos niveles de radiación ionizante del Sol y rayos cósmicos. Se considera poco probable que las superficies expuestas de las naves espaciales alberguen esporas de bacterias después de una sola órbita lunar. [134] La gravedad de la superficie de la Luna es de aproximadamente 1,625 m / s 2, aproximadamente un 16,6% de la de la superficie de la Tierra o 0,166 ɡ . [4]

Atmósfera

La Luna tiene una atmósfera tan tenue que parece estar casi en el vacío, con una masa total de menos de 10 toneladas (9,8 toneladas largas y 11 toneladas cortas). [137] La ​​presión superficial de esta pequeña masa es de alrededor de 3 × 10-15 atm (0.3 nPa) y varía con el día lunar. Sus fuentes incluyen la desgasificación y la pulverización catódica, producto del bombardeo del suelo lunar por los iones del viento solar. [14] [138] Los elementos que se han detectado incluyen sodio y potasio, producidos por pulverización catódica (también se encuentra en las atmósferas de Mercurio e Io) helio-4 y neón [139] del viento solar y argón-40, radón-222 y polonio-210, desgasificados después de su creación por desintegración radiactiva dentro de la corteza y el manto. [140] [141] No se comprende la ausencia de especies neutras (átomos o moléculas) como oxígeno, nitrógeno, carbono, hidrógeno y magnesio, que están presentes en el regolito. [140] El vapor de agua ha sido detectado por Chandrayaan-1 y se encontró que varía con la latitud, con un máximo en

60-70 grados posiblemente se genere a partir de la sublimación del hielo de agua en el regolito. [142] Estos gases regresan al regolito debido a la gravedad de la Luna o se pierden en el espacio, ya sea a través de la presión de la radiación solar o, si están ionizados, al ser arrastrados por el campo magnético del viento solar. [140]

Los estudios de muestras de magma de la Luna recuperadas por las misiones Apolo demuestran que la Luna había poseído una vez una atmósfera relativamente densa durante un período de 70 millones de años entre hace 3 y 4 mil millones de años. Esta atmósfera, procedente de los gases expulsados ​​de las erupciones volcánicas lunares, tenía el doble de espesor que el actual Marte. La antigua atmósfera lunar fue finalmente despojada por los vientos solares y disipada en el espacio. [143]

Existe una nube de polvo lunar permanente alrededor de la Luna, generada por pequeñas partículas de cometas. Se estima que 5 toneladas de partículas de cometas golpean la superficie de la Luna cada 24 horas, lo que resulta en la expulsión de partículas de polvo. El polvo permanece por encima de la Luna aproximadamente 10 minutos, tardando 5 minutos en subir y 5 minutos en caer. En promedio, hay 120 kilogramos de polvo sobre la Luna, que se elevan hasta 100 kilómetros sobre la superficie. Los recuentos de polvo realizados por el Lunar Dust EXperiment (LDEX) de LADEE encontraron que los recuentos de partículas alcanzaron su punto máximo durante las lluvias de meteoros Gemínidas, Cuadrántidas, Táuridas del Norte y Omicrones Centauridas, cuando la Tierra y la Luna atraviesan los restos del cometa. La nube de polvo lunar es asimétrica, siendo más densa cerca del límite entre el lado diurno y el lado nocturno de la Luna. [144] [145]

Distancia lunar

Modelo a escala del sistema Tierra-Luna: Los tamaños y distancias están a escala.

Orbita

Debido al bloqueo de las mareas, la rotación de la Luna alrededor de su propio eje es sincrónica a su período orbital alrededor de la Tierra. La Luna realiza una órbita completa alrededor de la Tierra con respecto a las estrellas fijas aproximadamente una vez cada 27,3 días, [g] su período sideral. Sin embargo, debido a que la Tierra se mueve en su órbita alrededor del Sol al mismo tiempo, la Luna tarda un poco más en mostrar la misma fase a la Tierra, que es aproximadamente 29,5 días [h] de su período sinódico. [80] [146]

A diferencia de la mayoría de los satélites de otros planetas, la Luna orbita más cerca del plano de la eclíptica que del plano ecuatorial del planeta. La órbita de la Luna es sutilmente perturbada por el Sol y la Tierra de muchas formas pequeñas, complejas e interactivas. Por ejemplo, el plano de la órbita de la Luna rota gradualmente una vez cada 18,61 años, [147] lo que afecta a otros aspectos del movimiento lunar. Estos efectos de continuación se describen matemáticamente por las leyes de Cassini. [148]

La inclinación axial de la Luna con respecto a la eclíptica es de sólo 1,5427 °, [8] [149] mucho menor que los 23,44 ° de la Tierra. Debido a esto, la iluminación solar de la Luna varía mucho menos con la estación y los detalles topográficos juegan un papel crucial en los efectos estacionales. [150] A partir de imágenes tomadas por Clementina en 1994, parece que cuatro regiones montañosas en el borde del cráter Peary en el polo norte de la Luna pueden permanecer iluminadas durante todo el día lunar, creando picos de luz eterna. No existen tales regiones en el polo sur. De manera similar, hay lugares que permanecen en sombra permanente en el fondo de muchos cráteres polares, [115] y estos "cráteres de oscuridad eterna" son extremadamente fríos: Orbitador de reconocimiento lunar midió las temperaturas más bajas de verano en los cráteres en el polo sur a 35 K (−238 ° C −397 ° F) [151] y solo 26 K (−247 ° C −413 ° F) cerca del solsticio de invierno en el polo norte cráter Hermite. Esta es la temperatura más fría del Sistema Solar jamás medida por una nave espacial, más fría incluso que la superficie de Plutón. [150] Se informan las temperaturas promedio de la superficie de la Luna, pero las temperaturas de diferentes áreas variarán mucho dependiendo de si están bajo la luz del sol o en la sombra. [152]

Tamano relativo

La Luna es un satélite natural excepcionalmente grande en relación con la Tierra: su diámetro es de más de un cuarto y su masa es 1/81 de la de la Tierra. [80] Es la luna más grande del Sistema Solar en relación con el tamaño de su planeta, [i] aunque Caronte es más grande en relación con el planeta enano Plutón, con 1/9 de la masa de Plutón. [j] [153] La Tierra y el baricentro de la Luna, su centro de masa común, se encuentra a 1.700 km (1.100 millas) (aproximadamente una cuarta parte del radio de la Tierra) debajo de la superficie de la Tierra.

La Tierra gira alrededor del baricentro Tierra-Luna una vez al mes sidéreo, con 1/81 de la velocidad de la Luna, o aproximadamente 12,5 metros (41 pies) por segundo. Este movimiento se superpone a la revolución mucho mayor de la Tierra alrededor del Sol a una velocidad de unos 30 kilómetros (19 millas) por segundo.

El área de la superficie de la Luna es ligeramente menor que las áreas de América del Norte y del Sur combinadas.

Aparición de la Tierra

La rotación sincrónica de la Luna mientras orbita la Tierra hace que siempre mantenga casi la misma cara vuelta hacia el planeta. Sin embargo, debido al efecto de la libración, alrededor del 59% de la superficie de la Luna se puede ver desde la Tierra. El lado de la Luna que mira hacia la Tierra se llama lado cercano y el opuesto lado lejano. El lado lejano a menudo se llama incorrectamente el "lado oscuro", pero de hecho se ilumina con tanta frecuencia como el lado cercano: una vez cada 29,5 días terrestres. Durante la luna nueva, el lado cercano está oscuro. [154]

La Luna originalmente giraba a un ritmo más rápido, pero al principio de su historia, su rotación se desaceleró y se bloqueó por mareas en esta orientación como resultado de los efectos de fricción asociados con las deformaciones de las mareas causadas por la Tierra. [155] Con el tiempo, la energía de rotación de la Luna sobre su eje se disipó en forma de calor, hasta que no hubo rotación de la Luna en relación con la Tierra. En 2016, los científicos planetarios que utilizaron datos recopilados en la NASA 1998-99 Prospector lunar misión, encontró dos áreas ricas en hidrógeno (probablemente antes agua helada) en lados opuestos de la Luna. Se especula que estos parches eran los polos de la Luna hace miles de millones de años antes de que fuera bloqueada por las mareas en la Tierra. [156]

La Luna tiene un albedo excepcionalmente bajo, lo que le confiere una reflectancia ligeramente más brillante que la del asfalto desgastado. A pesar de esto, es el objeto más brillante del cielo después del sol. [80] [k] Esto se debe en parte al aumento de brillo de la oleada de oposición: la Luna en un cuarto de fase es solo una décima parte de brillante, en lugar de la mitad de brillante, como en luna llena. [157] Además, la constancia del color en el sistema visual recalibra las relaciones entre los colores de un objeto y su entorno, y debido a que el cielo circundante es comparativamente oscuro, la Luna iluminada por el sol se percibe como un objeto brillante. Los bordes de la luna llena parecen tan brillantes como el centro, sin oscurecimiento de las extremidades, debido a las propiedades reflectantes del suelo lunar, que retrorrefleja la luz más hacia el Sol que en otras direcciones. La Luna parece más grande cuando está cerca del horizonte, pero este es un efecto puramente psicológico, conocido como la ilusión de la Luna, descrita por primera vez en el siglo VII a. C. [158] El diámetro angular de la Luna llena es de aproximadamente 0,52 ° (en promedio) en el cielo, aproximadamente el mismo tamaño aparente que el Sol (ver § Eclipses).

La mayor altitud de la Luna en la culminación varía según su fase y época del año. La luna llena es más alta en el cielo durante el invierno (para cada hemisferio). La orientación de la media luna de la Luna también depende de la latitud del lugar de observación: un observador en los trópicos puede ver una luna creciente en forma de sonrisa. [159] La Luna es visible durante dos semanas cada 27,3 días en los polos norte y sur. El zooplancton en el Ártico usa la luz de la luna cuando el Sol está por debajo del horizonte durante meses. [160]

La distancia entre la Luna y la Tierra varía de alrededor de 356,400 km (221,500 mi) a 406,700 km (252,700 mi) en el perigeo (más cercano) y apogeo (más lejano), respectivamente. El 14 de noviembre de 2016, estaba más cerca de la Tierra cuando estaba en fase completa que desde 1948, un 14% más cerca que su posición más lejana en apogeo. [161] Reportado como una "superluna", este punto más cercano coincidió dentro de una hora de luna llena, y era un 30% más luminoso que cuando estaba en su mayor distancia porque su diámetro angular es 14% mayor y 1,14 2 ≈ 1,30 < Displaystyle scriptstyle 1,14 ^ <2> approx 1,30>. [162] [163] [164] En niveles más bajos, la percepción humana de brillo reducido como un porcentaje es proporcionada por la siguiente fórmula: [165] [166]

Cuando la reducción real es 1,00 / 1,30, o aproximadamente 0,770, la reducción percibida es aproximadamente 0,877 o 1,00 / 1,14. Esto da un aumento percibido máximo del 14% entre las lunas de apogeo y perigeo de la misma fase. [167]

Ha habido una controversia histórica sobre si las características de la superficie de la Luna cambian con el tiempo. Hoy en día, se cree que muchas de estas afirmaciones son ilusorias, como resultado de la observación en diferentes condiciones de iluminación, una visión astronómica deficiente o dibujos inadecuados. Sin embargo, la desgasificación ocurre ocasionalmente y podría ser responsable de un porcentaje menor de los fenómenos transitorios lunares reportados. Recientemente, se ha sugerido que una región de aproximadamente 3 km (1,9 millas) de diámetro de la superficie lunar fue modificada por un evento de liberación de gas hace aproximadamente un millón de años. [168] [169]

La apariencia de la Luna, como la del Sol, puede verse afectada por la atmósfera de la Tierra. Los efectos ópticos comunes son el anillo de halo de 22 °, que se forma cuando la luz de la Luna se refracta a través de los cristales de hielo de los cirroestratos altos, y los anillos coronales más pequeños cuando la Luna se ve a través de nubes delgadas. [170]

El área iluminada de la esfera visible (grado de iluminación) viene dada por (1 - cos ⁡ e) / 2 = sin 2 ⁡ (e / 2) < displaystyle (1- cos e) / 2 = sin ^ < 2> (e / 2)>, donde e < displaystyle e> es el alargamiento (es decir, el ángulo entre la Luna, el observador en la Tierra y el Sol).

Eclipses

Los eclipses solo ocurren cuando el Sol, la Tierra y la Luna están todos en línea recta (denominada "sicigia"). Los eclipses solares ocurren en la luna nueva, cuando la Luna está entre el Sol y la Tierra. En contraste, los eclipses lunares ocurren durante la luna llena, cuando la Tierra está entre el Sol y la Luna. El tamaño aparente de la Luna es aproximadamente el mismo que el del Sol, y ambos se ven a cerca de medio grado de ancho. El Sol es mucho más grande que la Luna, pero es la distancia mucho mayor lo que le da el mismo tamaño aparente que la Luna mucho más cercana y mucho más pequeña desde la perspectiva de la Tierra. Las variaciones en el tamaño aparente, debido a las órbitas no circulares, son casi las mismas también, aunque ocurren en diferentes ciclos. Esto hace posible los eclipses solares tanto totales (con la Luna apareciendo más grande que el Sol) como anulares (con la Luna apareciendo más pequeña que el Sol). [172] En un eclipse total, la Luna cubre completamente el disco del Sol y la corona solar se vuelve visible a simple vista. Debido a que la distancia entre la Luna y la Tierra aumenta muy lentamente con el tiempo, [173] el diámetro angular de la Luna está disminuyendo. Además, a medida que evoluciona para convertirse en una gigante roja, el tamaño del Sol y su diámetro aparente en el cielo aumentan lentamente. [l] La combinación de estos dos cambios significa que hace cientos de millones de años, la Luna siempre cubría completamente al Sol en los eclipses solares, y no eran posibles los eclipses anulares. Del mismo modo, en cientos de millones de años en el futuro, la Luna ya no cubrirá al Sol por completo y no se producirán eclipses solares totales. [174]

Debido a que la órbita de la Luna alrededor de la Tierra está inclinada alrededor de 5.145 ° (5 ° 9 ') con respecto a la órbita de la Tierra alrededor del Sol, los eclipses no ocurren en cada luna llena y nueva. Para que ocurra un eclipse, la Luna debe estar cerca de la intersección de los dos planos orbitales. [175] La periodicidad y recurrencia de los eclipses de Sol por la Luna, y de la Luna por la Tierra, es descrita por el saros, que tiene un período de aproximadamente 18 años. [176]

Debido a que la Luna bloquea continuamente la vista de un área circular del cielo de medio grado de ancho, [m] [177] el fenómeno relacionado de ocultación ocurre cuando una estrella o planeta brillante pasa detrás de la Luna y está oculto: oculto a la vista. De esta forma, un eclipse solar es una ocultación del sol. Debido a que la Luna está comparativamente cerca de la Tierra, las ocultaciones de estrellas individuales no son visibles en todas partes del planeta, ni al mismo tiempo. Debido a la precesión de la órbita lunar, cada año se ocultan diferentes estrellas. [178]

Efectos de las mareas

La atracción gravitacional que tienen las masas entre sí disminuye inversamente al cuadrado de la distancia de esas masas entre sí. Como resultado, la atracción ligeramente mayor que la Luna tiene por el lado de la Tierra más cercano a la Luna, en comparación con la parte de la Tierra opuesta a la Luna, da como resultado fuerzas de marea. Las fuerzas de las mareas afectan tanto a la corteza terrestre como a los océanos.

El efecto más obvio de las fuerzas de las mareas es causar dos protuberancias en los océanos de la Tierra, una en el lado que mira hacia la Luna y la otra en el lado opuesto. Esto resulta en niveles elevados del mar llamados mareas oceánicas. [173] A medida que la Tierra gira sobre su eje, una de las protuberancias oceánicas (marea alta) se mantiene en su lugar "debajo" de la Luna, mientras que otra marea similar es opuesta. Como resultado, hay dos mareas altas y dos mareas bajas en aproximadamente 24 horas. [173] Dado que la Luna está orbitando la Tierra en la misma dirección de rotación de la Tierra, las mareas altas ocurren aproximadamente cada 12 horas y 25 minutos, los 25 minutos se deben al tiempo de la Luna para orbitar la Tierra. El Sol tiene el mismo efecto de marea en la Tierra, pero sus fuerzas de atracción son solo el 40% de las de la Luna. La interacción entre el Sol y la Luna es responsable de las mareas primaverales y muertas. [173] Si la Tierra fuera un mundo acuático (uno sin continentes) produciría una marea de solo un metro, y esa marea sería muy predecible, pero las mareas oceánicas se ven muy modificadas por otros efectos: el acoplamiento por fricción del agua a la rotación de la Tierra a través de los fondos oceánicos, la inercia del movimiento del agua, las cuencas oceánicas que crecen menos profundas cerca de la tierra, el chapoteo del agua entre diferentes cuencas oceánicas. [179] Como resultado, la sincronización de las mareas en la mayoría de los puntos de la Tierra es producto de observaciones que se explican, por cierto, por la teoría.

Mientras que la gravitación provoca la aceleración y el movimiento de los océanos fluidos de la Tierra, el acoplamiento gravitacional entre la Luna y el cuerpo sólido de la Tierra es principalmente elástico y plástico. El resultado es un efecto de marea adicional de la Luna sobre la Tierra que provoca un abultamiento de la porción sólida de la Tierra más cercana a la Luna. Los retrasos en los picos de las mareas de los océanos y las mareas de cuerpos sólidos provocan un par de torsión en oposición a la rotación de la Tierra. Esto "drena" el momento angular y la energía cinética de rotación de la rotación de la Tierra, lo que ralentiza la rotación de la Tierra. [173] [180] Ese momento angular, perdido de la Tierra, se transfiere a la Luna en un proceso (confusamente conocido como aceleración de las mareas), que eleva a la Luna a una órbita más alta y da como resultado su menor velocidad orbital alrededor de la Tierra. Por lo tanto, la distancia entre la Tierra y la Luna está aumentando, y la rotación de la Tierra se está desacelerando en reacción. [180] Las mediciones de los reflectores láser dejados durante las misiones Apolo (experimentos de alcance lunar) han encontrado que la distancia de la Luna aumenta en 38 mm (1,5 pulgadas) por año (aproximadamente la velocidad a la que crecen las uñas humanas). [181] [182] [183] ​​Los relojes atómicos también muestran que el día de la Tierra se alarga unos 17 microsegundos cada año, [184] [185] [186] aumentando lentamente la velocidad a la que UTC se ajusta en segundos intercalares. Este arrastre de marea continuaría hasta que la rotación de la Tierra y el período orbital de la Luna coincidieran, creando un bloqueo de marea mutuo entre los dos y suspendiendo la Luna sobre un meridiano (este es actualmente el caso de Plutón y su luna Caronte). Sin embargo, el Sol se convertirá en una gigante roja que engullirá al sistema Tierra-Luna mucho antes de que esto suceda. [187] [188]

De igual manera, la superficie lunar experimenta mareas de alrededor de 10 cm (4 pulgadas) de amplitud durante 27 días, con tres componentes: una fija debido a la Tierra, porque están en rotación sincrónica, una marea variable debido a la excentricidad e inclinación orbital. y un pequeño componente variable del sol.[180] La componente variable inducida por la Tierra surge del cambio de distancia y libración, como resultado de la excentricidad e inclinación orbital de la Luna (si la órbita de la Luna fuera perfectamente circular y no inclinada, solo habría mareas solares). [180] La libración también cambia el ángulo desde el que se ve la Luna, lo que permite que un total de aproximadamente el 59% de su superficie se vea desde la Tierra a lo largo del tiempo. [80] Los efectos acumulativos de la tensión acumulada por estas fuerzas de marea producen terremotos lunares. Los terremotos lunares son mucho menos comunes y más débiles que los terremotos, aunque los terremotos lunares pueden durar hasta una hora, significativamente más que los terremotos terrestres, debido a la dispersión de las vibraciones sísmicas en la corteza superior seca y fragmentada. La existencia de terremotos lunares fue un descubrimiento inesperado de los sismómetros colocados en la Luna por los astronautas del Apolo desde 1969 hasta 1972. [189]

Según una investigación reciente, los científicos sugieren que la influencia de la Luna en la Tierra puede contribuir a mantener el campo magnético de la Tierra. [190]

Antes del vuelo espacial

Una de las representaciones de la Luna más antiguas descubiertas es una talla de roca de 5000 años Ortostato 47 en Knowth, Irlanda. [191] [192]

La comprensión de los ciclos de la Luna fue un desarrollo temprano de la astronomía: en el siglo V a. C., los astrónomos babilónicos habían registrado el ciclo Saros de 18 años de eclipses lunares, [193] y los astrónomos indios habían descrito el alargamiento mensual de la Luna. [194] El astrónomo chino Shi Shen (siglo IV a. C.) dio instrucciones para predecir los eclipses solares y lunares. [195] (p411) Más tarde, se comprendió la forma física de la Luna y la causa de la luz de la luna. El antiguo filósofo griego Anaxágoras (m. 428 aC) razonó que el Sol y la Luna eran rocas esféricas gigantes y que la última reflejaba la luz de la primera. [196] [195] (p227) Aunque los chinos de la dinastía Han creían que la Luna era energía equivalente a qi, su teoría de la "influencia radiante" también reconoció que la luz de la Luna era simplemente un reflejo del Sol, y Jing Fang (78-37 aC) notó la esfericidad de la Luna. [195] (pp413–414) En el siglo II d. C., Lucian escribió la novela Una verdadera historia, en el que los héroes viajan a la Luna y se encuentran con sus habitantes. En 499 d.C., el astrónomo indio Aryabhata mencionó en su Aryabhatiya que la luz solar reflejada es la causa del brillo de la Luna. [197] El astrónomo y físico Alhazen (965-1039) descubrió que la luz solar no se reflejaba en la Luna como un espejo, sino que la luz se emitía desde todas las partes de la superficie iluminada por el sol de la Luna en todas direcciones. [198] Shen Kuo (1031-1095) de la dinastía Song creó una alegoría que equipara el creciente y menguante de la Luna con una bola redonda de plata reflectante que, cuando se rocía con polvo blanco y se ve de lado, parecería una creciente. [195] (págs. 415–416)

En la descripción del universo de Aristóteles (384-322 a. C.), la Luna marcaba el límite entre las esferas de los elementos mutables (tierra, agua, aire y fuego) y las estrellas imperecederas del éter, una filosofía influyente que dominaría durante siglos. . [199] Sin embargo, en el siglo II a. C., Seleuco de Seleucia teorizó correctamente que las mareas se debían a la atracción de la Luna y que su altura depende de la posición de la Luna en relación con el Sol. [200] En el mismo siglo, Aristarco calculó el tamaño y la distancia de la Luna a la Tierra, obteniendo un valor de unas veinte veces el radio de la Tierra para la distancia. Ptolomeo (90-168 d. C.) mejoró enormemente estas cifras: sus valores de una distancia media de 59 veces el radio de la Tierra y un diámetro de 0,292 diámetros terrestres estaban cerca de los valores correctos de aproximadamente 60 y 0,273 respectivamente. [201] Arquímedes (287-212 a. C.) diseñó un planetario que podía calcular los movimientos de la Luna y otros objetos del Sistema Solar. [202]

Durante la Edad Media, antes de la invención del telescopio, la Luna se reconocía cada vez más como una esfera, aunque muchos creían que era "perfectamente lisa". [203]

En 1609, Galileo Galilei usó uno de los primeros telescopios para hacer dibujos de la Luna para su libro. Sidereus Nuncius, y dedujo que no era llano sino que tenía montañas y cráteres. Thomas Harriot había realizado, pero no publicado, esos dibujos unos meses antes. Siguió el mapeo telescópico de la Luna: más tarde en el siglo XVII, los esfuerzos de Giovanni Battista Riccioli y Francesco Maria Grimaldi llevaron al sistema de denominación de las características lunares que se usa hoy en día. El más exacto 1834-1836 Mappa Selenographica de Wilhelm Beer y Johann Heinrich Mädler, y su libro asociado de 1837 Der Mond, el primer estudio trigonométricamente exacto de las características lunares, incluyó las alturas de más de mil montañas e introdujo el estudio de la Luna con las precisiones posibles en la geografía terrestre. [204] Se pensaba que los cráteres lunares, observados por primera vez por Galileo, eran volcánicos hasta la propuesta de Richard Proctor de 1870 de que se formaban por colisiones. [80] Este punto de vista ganó apoyo en 1892 a partir de la experimentación del geólogo Grove Karl Gilbert, y de estudios comparativos de 1920 a la década de 1940, [205] que condujeron al desarrollo de la estratigrafía lunar, que en la década de 1950 se estaba convirtiendo en una rama nueva y en crecimiento. de astrogeología. [80]

1959-1970

Entre la primera llegada humana con el robot soviético Luna programa en 1958, hasta la década de 1970 con las últimas misiones de los aterrizajes Apolo estadounidenses tripulados y la última misión Luna en 1976, la carrera espacial inspirada en la Guerra Fría entre la Unión Soviética y los Estados Unidos llevó a una aceleración del interés en la exploración de la Luna. Una vez que los lanzadores tuvieron las capacidades necesarias, estas naciones enviaron sondas sin tripulación tanto en misiones de sobrevuelo como de impacto / aterrizaje.

Misiones soviéticas

Nave espacial de la Unión Soviética Luna programa fueron los primeros en lograr una serie de objetivos: después de tres misiones fallidas sin nombre en 1958, [206] el primer objeto hecho por humanos que escapó de la gravedad de la Tierra y pasó cerca de la Luna fue Luna 1 El primer objeto hecho por humanos que impactó la superficie lunar fue Luna 2, y las primeras fotografías del lado lejano de la Luna normalmente ocluido fueron tomadas por Luna 3, todo en 1959.

La primera nave espacial en realizar un aterrizaje suave lunar exitoso fue Luna 9 y el primer vehículo sin tripulación en orbitar la Luna fue Luna 10, ambos en 1966. [80] Las muestras de roca y suelo fueron devueltas a la Tierra por tres Luna misiones de retorno de muestraLuna 16 en 1970, Luna 20 en 1972, y Luna 24 en 1976), que arrojó un total de 0,3 kg. [207] Dos rovers robóticos pioneros aterrizaron en la Luna en 1970 y 1973 como parte del programa soviético Lunokhod.

Luna 24 fue la última misión soviética a la Luna.

Misiones de Estados Unidos

A fines de la década de 1950, en el apogeo de la Guerra Fría, el Ejército de los Estados Unidos llevó a cabo un estudio de viabilidad clasificado que proponía la construcción de un puesto de avanzada militar en la Luna llamado Proyecto Horizonte con el potencial de llevar a cabo una amplia gama de misiones, desde investigación científica hasta bombardeo nuclear de la Tierra. El estudio incluyó la posibilidad de realizar una prueba nuclear basada en la luna. [208] [209] La Fuerza Aérea, que en ese momento competía con el Ejército por un papel de liderazgo en el programa espacial, desarrolló su propio plan similar llamado Lunex. [210] [211] [208] Sin embargo, estas dos propuestas finalmente se pasaron por alto ya que el programa espacial se transfirió en gran medida del ejército a la agencia civil NASA. [211]

Tras el compromiso de 1961 del presidente John F. El programa Ranger del Laboratorio de Propulsión produjo las primeras imágenes de cerca que el programa Lunar Orbiter produjo mapas de toda la Luna el programa Surveyor aterrizó su primera nave espacial cuatro meses después Luna 9. El programa Apollo tripulado se desarrolló en paralelo después de una serie de pruebas tripuladas y sin tripulación de la nave espacial Apollo en órbita terrestre, y estimulado por un potencial aterrizaje humano lunar soviético, en 1968 el Apolo 8 realizó la primera misión humana a la órbita lunar. El aterrizaje posterior de los primeros humanos en la Luna en 1969 es visto por muchos como la culminación de la Carrera Espacial. [212]

Neil Armstrong se convirtió en la primera persona en caminar sobre la Luna como comandante de la misión estadounidense Apolo 11 al pisar por primera vez la Luna a las 02:56 UTC del 21 de julio de 1969. [213] Se estima que 500 millones de personas en todo el mundo vieron la transmisión por la cámara de televisión Apollo, la audiencia televisiva más grande para una transmisión en vivo en ese momento. [214] [215] Las misiones Apolo 11 a 17 (excepto Apolo 13, que abortó su planeado aterrizaje lunar) eliminaron 380,05 kilogramos (837,87 libras) de roca lunar y suelo en 2196 muestras separadas. [216] El aterrizaje y regreso a la Luna estadounidense fue posible gracias a considerables avances tecnológicos a principios de la década de 1960, en dominios como la química de ablación, la ingeniería de software y la tecnología de reingreso atmosférico, y por una gestión altamente competente de la enorme empresa técnica. [217] [218]

Se instalaron paquetes de instrumentos científicos en la superficie lunar durante todos los aterrizajes del Apolo. Se instalaron estaciones de instrumentos de larga duración, incluidas sondas de flujo de calor, sismómetros y magnetómetros, en los sitios de aterrizaje de Apolo 12, 14, 15, 16 y 17. La transmisión directa de datos a la Tierra concluyó a finales de 1977 debido a consideraciones presupuestarias, [219] [220] pero como las matrices de retrorreflectores de cubos de esquina de láser lunar de las estaciones son instrumentos pasivos, todavía se están utilizando. El alcance de las estaciones se realiza de forma rutinaria desde estaciones terrestres con una precisión de unos pocos centímetros, y los datos de este experimento se están utilizando para imponer restricciones al tamaño del núcleo lunar. [221]

1970 - presente

En la década de 1970, después de la carrera lunar, el enfoque de la exploración astronáutica cambió, ya que se enviaron sondas como Pioneer 10 y el programa Voyager hacia el sistema solar exterior. Siguieron años de quietud casi lunar, solo interrumpida por una internacionalización inicial del espacio y la Luna a través, por ejemplo, de la negociación del tratado de la Luna.

Desde la década de 1990, muchos más países se han involucrado en la exploración directa de la Luna. En 1990, Japón se convirtió en el tercer país en colocar una nave espacial en órbita lunar con su Hiten astronave. La nave espacial lanzó una sonda más pequeña, Hagoromo, en órbita lunar, pero el transmisor falló, lo que impidió un mayor uso científico de la misión. [222] En 1994, Estados Unidos envió la nave espacial conjunta del Departamento de Defensa y la NASA Clementina a la órbita lunar. Esta misión obtuvo el primer mapa topográfico casi global de la Luna y las primeras imágenes multiespectrales globales de la superficie lunar. [223] A esto le siguió en 1998 el Prospector lunar misión, cuyos instrumentos indicaron la presencia de exceso de hidrógeno en los polos lunares, lo que probablemente fue causado por la presencia de hielo de agua en los pocos metros superiores del regolito dentro de cráteres permanentemente en sombra. [224]

La nave espacial europea INTELIGENTE-1, la segunda nave espacial propulsada por iones, estuvo en órbita lunar desde el 15 de noviembre de 2004 hasta su impacto lunar el 3 de septiembre de 2006, y realizó el primer estudio detallado de elementos químicos en la superficie lunar. [225]

El ambicioso programa de exploración lunar chino comenzó con Chang'e 1, que orbitó con éxito la Luna desde el 5 de noviembre de 2007 hasta su impacto lunar controlado el 1 de marzo de 2009. [226] Obtuvo un mapa de imagen completo de la Luna. Chang'e 2, a partir de octubre de 2010, llegó a la Luna más rápidamente, trazó un mapa de la Luna a una resolución más alta durante un período de ocho meses, luego abandonó la órbita lunar para una estadía prolongada en el punto Lagrangiano L2 Tierra-Sol, antes de finalmente realizar un sobrevuelo del asteroide 4179 Toutatis el 13 de diciembre de 2012, y luego se dirigió al espacio profundo. El 14 de diciembre de 2013, Chang'e 3 aterrizó un módulo de aterrizaje lunar en la superficie de la Luna, que a su vez desplegó un vehículo lunar, llamado Yutu (Chino: 玉兔 literalmente "Conejo de Jade"). Este fue el primer aterrizaje suave lunar desde Luna 24 en 1976, y la primera misión de rover lunar desde Lunokhod 2 en 1973. Otra misión rover (Chang'e 4) se lanzó en 2019, convirtiéndose en la primera nave espacial en aterrizar en el lado opuesto de la Luna. China tiene la intención de seguir esto con una misión de retorno de muestra (Chang'e 5) en 2020. [227]

Entre el 4 de octubre de 2007 y el 10 de junio de 2009, la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón Kaguya (Selene) misión, un orbitador lunar equipado con una cámara de video de alta definición y dos pequeños satélites transmisores de radio, obtuvo datos geofísicos lunares y tomó las primeras películas en alta definición más allá de la órbita terrestre. [228] [229] Primera misión lunar de la India, Chandrayaan-1, orbitó desde el 8 de noviembre de 2008 hasta la pérdida de contacto el 27 de agosto de 2009, creando un mapa químico, mineralógico y fotogeológico de alta resolución de la superficie lunar y confirmando la presencia de moléculas de agua en el suelo lunar. [230] La Organización de Investigación Espacial de la India planeaba lanzar Chandrayaan-2 en 2013, que habría incluido un rover lunar robótico ruso. [231] [232] Sin embargo, el fracaso de Rusia Fobos-Grunt La misión ha retrasado este proyecto y se lanzó el 22 de julio de 2019. El módulo de aterrizaje Vikram intentó aterrizar en la región del polo sur lunar el 6 de septiembre, pero perdió la señal en 2,1 km (1,3 millas). Se desconoce qué sucedió después de eso.

Estados Unidos co-lanzó el Orbitador de reconocimiento lunar (LRO) y el LCROSS impactador y orbitador de observación de seguimiento el 18 de junio de 2009 LCROSS completó su misión haciendo un impacto planeado y ampliamente observado en el cráter Cabeus el 9 de octubre de 2009, [233] mientras que LRO se encuentra actualmente en funcionamiento, obteniendo altimetría lunar precisa e imágenes de alta resolución. En noviembre de 2011, el LRO pasó sobre el gran y brillante cráter Aristarchus. La NASA publicó fotos del cráter el 25 de diciembre de 2011. [234]

Dos naves espaciales GRAIL de la NASA comenzaron a orbitar la Luna alrededor del 1 de enero de 2012, [235] en una misión para aprender más sobre la estructura interna de la Luna. De la NASA LADEE La sonda, diseñada para estudiar la exosfera lunar, alcanzó la órbita el 6 de octubre de 2013.

Futuro

Las próximas misiones lunares incluyen la de Rusia Luna-Glob: un módulo de aterrizaje sin tripulación con un conjunto de sismómetros y un orbitador basado en su fallido sistema marciano Fobos-Grunt misión. [236] La exploración lunar financiada con fondos privados ha sido promovida por el Premio Lunar X de Google, anunciado el 13 de septiembre de 2007, que ofrece 20 millones de dólares a cualquiera que pueda aterrizar un rover robótico en la Luna y cumplir con otros criterios especificados. [237]

La NASA comenzó a planificar la reanudación de las misiones humanas tras el llamamiento del presidente estadounidense George W. Bush el 14 de enero de 2004 para una misión humana a la Luna para 2019 y la construcción de una base lunar para 2024. [238] El programa Constellation fue financiado y la construcción y las pruebas comenzaron en una nave espacial tripulada y un vehículo de lanzamiento, [239] y estudios de diseño para una base lunar. [240] Ese programa fue cancelado en 2010, sin embargo, y finalmente fue reemplazado por el programa Artemis apoyado por Donald Trump, que planea devolver humanos a la Luna para 2025. [241] India también había expresado su esperanza de enviar personas a la Luna. para 2020. [242]

El 28 de febrero de 2018, SpaceX, Vodafone, Nokia y Audi anunciaron una colaboración para instalar una red de comunicación inalámbrica 4G en la Luna, con el objetivo de transmitir imágenes en vivo desde la superficie a la Tierra. [243]

Los informes recientes también indican la intención de la NASA de enviar a una mujer astronauta a la Luna en su misión planificada para mediados de la década de 2020. [244]

Misiones comerciales planificadas

En 2007, la Fundación X Prize junto con Google lanzaron el Google Lunar X Prize para fomentar los esfuerzos comerciales hacia la Luna. Se otorgaría un premio de $ 20 millones a la primera empresa privada en llegar a la Luna con un módulo de aterrizaje robótico a fines de marzo de 2018, con premios adicionales por valor de $ 10 millones para otros hitos. [245] [246] En agosto de 2016, se informó que 16 equipos participaban en la competencia. [247] En enero de 2018, la fundación anunció que el premio no sería reclamado ya que ninguno de los equipos finalistas podría hacer un intento de lanzamiento antes de la fecha límite. [248]

En agosto de 2016, el gobierno de EE. UU. Otorgó permiso a la empresa emergente Moon Express, con sede en EE. UU., Para aterrizar en la Luna. [249] Esta fue la primera vez que se otorgó a una empresa privada el derecho a hacerlo. La decisión se considera un precedente que ayuda a definir los estándares regulatorios para la actividad comercial en el espacio lejano en el futuro. Anteriormente, las empresas privadas estaban restringidas a operar en o alrededor de la Tierra. [249]

El 29 de noviembre de 2018, la NASA anunció que nueve compañías comerciales competirían para ganar un contrato para enviar pequeñas cargas útiles a la Luna en lo que se conoce como Servicios Comerciales de Carga Lunar. Según el administrador de la NASA, Jim Bridenstine, "Estamos construyendo una capacidad nacional estadounidense para ir y venir a la superficie de la luna". [250]

Impacto humano

Además de las huellas de la actividad humana en la Luna, ha habido algunas instalaciones permanentes previstas como el Museo de la Luna obra de arte, mensajes de buena voluntad del Apolo 11, seis placas lunares, el Astronauta caído memorial y otros artefactos.

Infraestructura

Las misiones a largo plazo que continúan activas son algunos orbitadores como el Lunar Reconnaissance Orbiter lanzado en 2009 que vigila la Luna para futuras misiones, así como algunos aterrizadores como el Chang'e 3 lanzado en 2013 con su Telescopio Ultravioleta Lunar aún operativo. [251]

Hay varias misiones de diferentes agencias y compañías planeadas para establecer una presencia humana a largo plazo en la Luna, con Lunar Gateway como el proyecto más avanzado actualmente como parte del programa Artemis.

Astronomía de la Luna

Durante muchos años, la Luna ha sido reconocida como un sitio excelente para telescopios. [252] Es relativamente cercano la visión astronómica no es una preocupación, ciertos cráteres cerca de los polos son permanentemente oscuros y fríos, y por lo tanto son especialmente útiles para los telescopios infrarrojos y los radiotelescopios en el lado opuesto estarían protegidos de la charla de radio de la Tierra. [253] El suelo lunar, aunque plantea un problema para las partes móviles de los telescopios, puede mezclarse con nanotubos de carbono y epoxis y emplearse en la construcción de espejos de hasta 50 metros de diámetro. [254] Un telescopio cenital lunar se puede fabricar de forma económica con un líquido iónico. [255]

En abril de 1972, la misión Apolo 16 grabó varias fotos y espectros astronómicos en ultravioleta con la Cámara / Espectrógrafo Ultravioleta Lejano. [256]

Viviendo en la luna

Los seres humanos han permanecido durante días en la Luna, como durante el Apolo 17. [257] Un desafío particular para la vida diaria de los astronautas durante su estancia en la superficie es el polvo lunar que se adhiere a sus trajes y es transportado a sus habitaciones. Posteriormente, el polvo fue probado y olido por los astronautas, llamándolo el "aroma de Apolo". [258] Esta contaminación representa un peligro ya que el fino polvo lunar puede causar problemas de salud. [258]

En 2019, al menos una semilla de planta brotó en un experimento, llevada junto con otra vida pequeña de la Tierra en el módulo de aterrizaje Chang'e 4 en su Microecosistema lunar. [259]

A pesar de que Luna Los aterrizadores esparcieron banderines de la Unión Soviética en la Luna, y los astronautas del Apolo plantaron simbólicamente banderas de los Estados Unidos en sus lugares de aterrizaje, ninguna nación reclama la propiedad de ninguna parte de la superficie de la Luna. [260] Rusia, China, India y Estados Unidos son parte del Tratado del Espacio Exterior de 1967, [261] que define la Luna y todo el espacio exterior como la "provincia de toda la humanidad". [260] Este tratado también restringe el uso de la Luna para fines pacíficos, prohibiendo explícitamente las instalaciones militares y las armas de destrucción masiva. [262] El Acuerdo de la Luna de 1979 fue creado para restringir la explotación de los recursos de la Luna por cualquier nación, pero a enero de 2020, ha sido firmado y ratificado por solo 18 naciones, [263] ninguna de las cuales participa en actividades de auto-lanzamiento. exploración espacial humana. Aunque varias personas han hecho afirmaciones sobre la Luna en su totalidad o en parte, ninguna de ellas se considera creíble. [264] [265] [266]

En 2020, el presidente de Estados Unidos, Donald Trump, firmó una orden ejecutiva llamada "Fomento del apoyo internacional para la recuperación y el uso de los recursos espaciales". La orden enfatiza que "Estados Unidos no ve el espacio exterior como un 'bien común global'" y llama al Acuerdo de la Luna "un intento fallido de restringir la libre empresa". [267] [268]

los Declaración de los Derechos de la Luna [269] fue creado por un grupo de "abogados, arqueólogos espaciales y ciudadanos preocupados" en 2021, basándose en precedentes en el movimiento Derechos de la Naturaleza y el concepto de personalidad jurídica para entidades no humanas en el espacio. [270]

Coordinación

A la luz del desarrollo futuro en la Luna, se han creado algunas organizaciones de agencias internacionales y multiespaciales:

Mitología

El contraste entre las tierras altas más brillantes y las marías más oscuras crea los patrones vistos por diferentes culturas como el Hombre de la Luna, el conejo y el búfalo, entre otros. En muchas culturas prehistóricas y antiguas, la Luna fue personificada como una deidad u otro fenómeno sobrenatural, y las vistas astrológicas de la Luna continúan propagándose.

En la religión protoindoeuropea, la Luna estaba personificada como el dios masculino. * Meh1no. [271] Los antiguos sumerios creían que la Luna era el dios Nanna, [272] [273] que era el padre de Inanna, la diosa del planeta Venus, [272] [273] y Utu, el dios del Sol. [272] [273] Nanna fue más tarde conocida como Sîn, [273] [272] y se asoció particularmente con la magia y la hechicería. [272] En la mitología grecorromana, el Sol y la Luna se representan como macho y hembra, respectivamente (Helios / Sol y Selene / Luna) [271] este es un desarrollo exclusivo del Mediterráneo oriental [271] y rastros de un El dios de la luna masculino anterior en la tradición griega se conserva en la figura de Menelao. [271]

En la iconografía mesopotámica, la media luna era el símbolo principal de Nanna-Sîn. [273] En el arte griego antiguo, la diosa de la Luna, Selene, estaba representada con una media luna en el tocado en un arreglo que recordaba a los cuernos. [274] [275] La disposición de la estrella y la media luna también se remonta a la Edad del Bronce, representando el Sol y la Luna, o la Luna y el planeta Venus, en combinación. Llegó a representar a la diosa Artemisa o Hécate, y a través del patrocinio de Hécate llegó a usarse como símbolo de Bizancio.

Una tradición iconográfica de representar el Sol y la Luna con rostros se desarrolló a finales del período medieval.

La división de la Luna (en árabe: انشقاق القمر) es un milagro atribuido a Mahoma. [276] Una canción titulada 'Moon Anthem' fue lanzada con motivo del aterrizaje del Chandrayan-II de la India en la Luna. [277]

Calendario

Las fases regulares de la Luna la convierten en un reloj conveniente, y los períodos de sus crecientes y menguantes forman la base de muchos de los calendarios más antiguos. Algunos creen que las varillas de conteo, huesos con muescas que datan de hace 20 a 30 000 años, marcan las fases de la Luna. [278] [279] [280] El

El mes de 30 días es una aproximación del ciclo lunar. El sustantivo en inglés mes y sus afines en otras lenguas germánicas provienen del proto-germánico * mǣnṓth-, que está conectado con el proto-germánico antes mencionado * mǣnōn, que indica el uso de un calendario lunar entre los pueblos germánicos (calendario germánico) antes de la adopción de un calendario solar. [281] La raíz PIE de Luna, *méh1no, deriva de la raíz verbal PIE *meh1-, "medir", "indica [ing] una concepción funcional de la Luna, es decir, marcador del mes" (cf. las palabras en inglés la medida y menstrual), [282] [283] [284] y haciéndose eco de la importancia de la Luna para muchas culturas antiguas en la medición del tiempo (ver latín mensis y griego antiguo μείς (meis) o μήν (mēn), que significa "mes"). [285] [286] [287] [288] La mayoría de los calendarios históricos son lunisolares. El calendario islámico del siglo VII es un ejemplo de un calendario puramente lunar, donde los meses se determinan tradicionalmente por el avistamiento visual del hilal, o luna creciente más temprana, sobre el horizonte. [289]

Efecto lunar

El efecto lunar es una supuesta correlación no probada entre etapas específicas del ciclo lunar de aproximadamente 29,5 días y el comportamiento y los cambios fisiológicos en los seres vivos de la Tierra, incluidos los humanos.

Durante mucho tiempo, la Luna se ha asociado particularmente con la locura y la irracionalidad, las palabras locura y lunático (acortamiento popular loco) se derivan del nombre latino de la Luna, Luna. Los filósofos Aristóteles y Plinio el Viejo argumentaron que la luna llena inducía la locura en individuos susceptibles, creyendo que el cerebro, que es principalmente agua, debe verse afectado por la Luna y su poder sobre las mareas, pero la gravedad de la Luna es demasiado leve para afectar a cualquier persona. persona soltera. [290] Incluso hoy en día, las personas que creen en un efecto lunar afirman que las admisiones a hospitales psiquiátricos, accidentes de tráfico, homicidios o suicidios aumentan durante la luna llena, pero decenas de estudios invalidan estas afirmaciones. [290] [291] [292] [293] [294]


Volviéndose loco por la luna

La gente alguna vez creyó que la luz de la luna tenía un efecto poderoso en el comportamiento humano. Aquellos que actuaron de manera extraña se dijo que estaban "deslumbrados", y locura, un término para la locura, proviene de Luna, el nombre latino de la diosa de la luna. Los japoneses creían que la luna era un dios con poderes para predecir el futuro. Los sacerdotes estudiarían el reflejo de la luna en un espejo, creyendo que si miraban directamente a la luna, podría volverlos locos. Las supersticiones sobre la influencia maligna de la luna hicieron que algunas personas se negaran a dormir en un lugar donde los rayos de luna pudieran tocarlas. En la década de 1200, el filósofo inglés Roger Bacon escribió: "Muchos han muerto por no protegerse de los rayos de la luna".

lunar relativo a la luna

inmortalidad capacidad de vivir para siempre

Un mito de la isla indonesia de Java cuenta cómo Nawang Wulan, la diosa de la luna, vino a la tierra para bañarse en un lago. Un hombre le robó su manto de plumas de cisne para que ya no pudiera volar de regreso al cielo, y ella se quedó en la tierra y se casó con él. Nawang Wulan usó sus poderes mágicos para alimentar a la casa todos los días con un solo grano de arroz. Cuando su esposo descubrió su secreto, perdió su poder mágico y tuvo que recolectar y machacar arroz todos los días como todas las demás esposas. Sin embargo, encontró su capa de plumas de cisne y la usó para regresar al cielo. Se quedaba allí por la noche, pero pasaba las horas del día en la tierra con su esposo y su hija.


Teoría de la co-formación

Las lunas también pueden formarse al mismo tiempo que su planeta padre.. Bajo tal explicación, la gravedad habría causado que el material en el sistema solar temprano se juntara al mismo tiempo que las partículas unidas por gravedad para formar la Tierra. Una luna así tendría una composición muy similar a la del planeta y explicaría la ubicación actual de la luna. Sin embargo, aunque la Tierra y la luna comparten gran parte del mismo material, la luna es mucho menos densa que nuestro planeta, lo que probablemente no sería el caso si ambos comenzaran con los mismos elementos pesados ​​en su núcleo.

En 2012, el investigador Robin Canup, del Southwest Research Institute en Texas, propuso que la Tierra y la Luna se formaron al mismo tiempo cuando dos objetos masivos cinco veces el tamaño de Marte chocaron entre sí.

"Después de chocar, los dos cuerpos de tamaño similar volvieron a chocar, formando una Tierra primitiva rodeada por un disco de material que se combinó para formar la luna", dijo la NASA. "La recolisión y la posterior fusión dejaron a los dos cuerpos con las composiciones químicas similares que se ven hoy en día.


Un filósofo griego antiguo fue exiliado por afirmar que la luna era una roca, no un dios

Cerca del polo norte de la luna se encuentra el cráter Anaxágoras, llamado así por un filósofo griego que vivió en el siglo V a.C. El epónimo es apropiado, ya que Anaxágoras, el hombre, fue una de las primeras personas en la historia en sugerir que la luna era un cuerpo rocoso, no muy diferente de la Tierra. Las rayas de material arrojadas durante el impacto que formó el cráter se extienden 560 millas hacia el sur hasta el borde de otro cráter, este llamado así por Platón.

Como Platón, Anaxágoras, el erudito, hizo la mayor parte de su trabajo en Atenas, pero las similitudes entre los dos hombres terminan ahí. Influenciado fuertemente por los pitagóricos, Platón postuló un universo místico basado en formas geométricas sagradas, incluyendo órbitas perfectamente circulares. Platón evitó la observación y la experimentación, prefiriendo perseguir un conocimiento puro que creía que era innato en todos los seres humanos. Pero Anaxágoras, que murió en la época en que nació Platón, tenía un don para la astronomía, un área de estudio que requiere una observación y un cálculo cuidadosos para descubrir los misterios del universo.

Durante su estadía en Atenas, Anaxágoras hizo varios descubrimientos fundamentales sobre la luna. Reiteró y se dedicó a una idea que probablemente surgió entre sus predecesores, pero que no fue ampliamente aceptada en la antigüedad: que la luna y el sol no eran dioses, sino objetos. Esta creencia aparentemente inocua resultaría en última instancia en el arresto y el exilio de Anaxágoras.

Cráter Anaxágoras cerca del polo norte de la luna, fotografiado por la nave espacial Lunar Orbiter 4 en 1967. (NASA)

Reunir las vidas de los primeros filósofos como Anaxágoras, de quien se cree que escribió un solo libro, perdido para nosotros hoy, puede ser un gran desafío para los historiadores. Los eruditos modernos solo tienen & # 8220fragmentos & # 8221 para describir la vida de Anaxágoras & # 8212 breves citas de sus enseñanzas y breves resúmenes de sus ideas, citados dentro de los trabajos de eruditos de generaciones posteriores, como Platón y Aristóteles.

A través de la observación persistente, Anaxágoras llegó a creer que la luna era una roca, no totalmente diferente a la Tierra, e incluso describió montañas en la superficie lunar. El sol, pensó, era una roca ardiente. En el fragmento 18, dice Anaxágoras, & # 8220Es el sol el que ilumina la luna. & # 8221 Si bien Anaxágoras no fue el primero en darse cuenta de que la luz de la luna es la luz reflejada del sol, pudo utilizar este concepto para explicar correctamente fenómenos naturales adicionales, como eclipses y fases lunares.

Originario de Clazomenae en las tierras jónicas al este del continente griego, Anaxágoras creció durante la Ilustración jónica, una revolución intelectual que comenzó alrededor del 600 a. C. Cuando era joven, vio a Atenas y Esparta alinearse para expulsar al Imperio Persa de Jonia. Cuando se trasladó a Atenas, Anaxágoras y sus contemporáneos llevaron la filosofía a la incipiente democracia ateniense. Aunque muchos filósofos griegos de los siglos VI y V a.C. creía en uno o unos pocos elementos fundamentales & # 8212 como el agua, el aire, el fuego y la tierra & # 8212 Anaxágoras pensaba que debía haber un número infinito de elementos. Esta idea fue su forma de resolver una disputa intelectual sobre la naturaleza de la existencia que había surgido entre los filósofos de mentalidad naturalista de Jonia en el este y los filósofos de mentalidad mística en el oeste, en la Italia colonizada por los griegos, como Pitágoras y su autor. seguidores.

Daniel Graham, profesor de filosofía en la Universidad Brigham Young y uno de los pocos expertos en Anaxágoras en el mundo, dice que de los filósofos italianos, Parménides en particular influyó en Anaxágoras y sus ideas sobre la astronomía.

& # 8220 Anaxágoras convierte el problema de la luz lunar en un problema de geometría & # 8221, dice Graham. Señaló que cuando la luna está en el lado opuesto de la Tierra que el sol, la cara completa se ilumina, & # 8220 [produciendo] un modelo de los cielos que predice no solo las fases de la luna, sino cómo los eclipses son posibles. & # 8221

Las fases de la luna, se dio cuenta Anaxágoras, eran el resultado de diferentes partes del objeto celeste iluminadas por el sol desde la perspectiva de la Tierra. El filósofo también se dio cuenta de que el oscurecimiento ocasional de la luna debe ser el resultado de que la luna, el sol y la Tierra se alineen de manera que la luna pase a la Tierra y la sombra de la luna y un eclipse lunar. Cuando la luna pasa directamente frente al sol, los cielos se oscurecen durante el día, fenómeno que también describió Anaxágoras y que ahora llamamos eclipse solar.

El eclipse lunar total del 8 de octubre de 2014, fotografiado desde California. Cuando la sombra de la Tierra cubre la luna, solo la luz filtrada a través de la atmósfera terrestre llega a la superficie lunar, arrojando a la luna un resplandor rojizo. (Alfredo García, Jr. / Flickr bajo CC BY-SA 2.0)

Anaxágoras también luchó con los orígenes y la formación de la luna, un misterio que aún hoy desafía a los científicos. El filósofo propuso que la luna era una gran roca que la Tierra primitiva había arrojado al espacio. Este concepto anticipó un escenario para el origen de la luna que el físico George Darwin, hijo de Charles Darwin, propondría 23 siglos después. Conocida como la hipótesis de la fisión, la idea de Darwin era que la luna comenzó como un trozo de la Tierra y fue lanzada al espacio por la rápida rotación de la Tierra, dejando atrás la cuenca del Pacífico. (Hoy en día, muchos astrónomos creen que un cuerpo del tamaño de Marte se estrelló contra la Tierra primitiva, expulsando material que luego se fusionó en la Luna, aunque existen otras teorías sobre el origen de nuestro satélite natural).

Al describir la luna como una roca de origen terrestre y el sol como una roca ardiente, Anaxágoras se trasladó más allá de los pensadores anteriores, incluso de aquellos que se dieron cuenta de que la luna era una especie de reflector. Este pensamiento avanzado hizo que Anaxágoras fuera etiquetado como el principal negacionista de la idea de que la luna y el sol eran deidades.

Tal idea debería haber sido bienvenida en la Atenas democrática, pero Anaxágoras era maestro y amigo del influyente estadista Pericles, y las facciones políticas pronto conspirarían contra él. En el poder durante más de 30 años, Pericles conduciría a Atenas a las guerras del Peloponeso contra Esparta. Si bien las causas exactas de estos conflictos son un tema de debate, Pericles y sus oponentes políticos en los años previos a las guerras lo culparon de agresión excesiva y arrogancia. Incapaz de herir directamente al líder ateniense, Pericles y sus enemigos fueron tras sus amigos. Anaxágoras fue arrestado, juzgado y condenado a muerte, aparentemente por violar las leyes de impiedad mientras promovía sus ideas sobre la luna y el sol.

& # 8220 En la democracia ateniense, con sus & # 8216democráticos & # 8217 juicios ante grandes jurados por cargos penales presentados por ciudadanos privados & # 8212 no hubo fiscal de distrito & # 8212todos los juicios fueron básicamente juicios políticos, & # 8221 Graham dice. & # 8220 A menudo se disfrazaban de religión o moralidad, pero tenían como objetivo avergonzar a alguna figura pública yendo directamente tras él si era vulnerable, o un miembro de su círculo si no lo era. Si querías atacar a Pericles, pero era demasiado popular para atacar directamente, encontrabas el eslabón más débil de su grupo. Como extranjero e intelectual con nuevas ideas poco ortodoxas, Pericles & # 8217 amigo y & # 8216 asesor científico & # 8217 Anaxágoras era un objetivo obvio & # 8221.

Aún con cierta influencia política, Pericles pudo liberar a Anaxágoras y evitar su ejecución. Aunque se le salvó la vida, el filósofo que cuestionó la divinidad de la luna se encontró exiliado en Lampsacus, al borde del Helesponto. Pero sus ideas sobre los eclipses y las fases lunares vivirían hasta el día de hoy, y para su reconocimiento de la verdadera naturaleza de la luna, un cráter lunar, visitado por una nave espacial en órbita unos 2.400 años después, lleva el nombre de Anaxágoras.


Ver el vídeo: DOCUMENTAL: Como Se Formo La Luna (Mayo 2022).