El cambio estacional en nuestro planeta es relativamente moderado porque el eje de la Tierra no está muy inclinado. Esto es algo ampliamente conocido por todos. Sin embargo, lo que no tenemos tan claro es cómo se llegó a esta situación, y es algo que también ha llamado la atención de los científicos…

¿De dónde sale esa inclinación?

Concepto artístico de una colisión entre dos objetos planetarios. Crédito: NASA/JPL Caltech
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Concepto artístico de una colisión entre dos objetos planetarios.
Crédito: NASA/JPL Caltech

Un grupo de investigadores ha creado diversas simulaciones por ordenador que demuestran que nuestro planeta, en sus primeras etapas, debió experimentar días de tan sólo dos horas de duración, y que su eje debía estar muy inclinado, muchísimo más que en la actualidad. La pregunta es… si están en lo cierto, ¿cómo pasamos de esa situación a la actual? La respuesta podría estar en la colisión que provocó la formación de la Luna, tras el impacto con un planetoide de un tamaño similar al de Marte y que conocemos como Theia.

En este escenario, el periodo de rotación de nuestro planeta estaba mucho más cerca de esas dos horas que las cinco que se han sugerido en estudios anteriores, y nuestro satélite se formó mucho más cerca de lo que lo está en la actualidad, con nuestro planeta perdiendo una gran cantidad de velocidad de rotación y de inclinación sobre su eje a medida que la órbita de la Luna se iba expandiendo.

Todo esto encaja con lo que podemos observar en la actualidad. La rotación de la Tierra está frenando poco a poco, al mismo tiempo que la Luna continúa alejándose de nosotros un poquito cada año. Ese frenado es el producto de las mareas que nuestro satélite provoca en la superficie del planeta, provocando que se disipe energía constantemente a medida que interaccionan con los océanos.

Desenmarañando los ejes

Una interpretación artística de cómo pudo ser la colisión entre la Tierra y Theia. Crédito: William K. Hartmann
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Una interpretación artística de cómo pudo ser la colisión entre la Tierra y Theia.
Crédito: William K. Hartmann

Si suponemos que la Tierra giraba así de rápido en su infancia, la expulsión de material tras el impacto con Theia puede producir una Luna con una composición muy similar a la que podemos encontrar en el manto del planeta. Eso es, exactamente, lo que podemos ver en las rocas lunares, y podemos recurrir a las interacciones orbitales para comprender la evolución del sistema. La Luna en la actualidad tiene su propia inclinación, que es de unos cinco grados respecto al plano orbital de la Tierra. Esto sucede a pesar de que la fricción interna, debido a los efectos de marea, deberían haber afectado su eje profundamente durante un período de mil millones de años.

Dicho de otro modo, la inclinación de la órbita de la Luna tiene que haber sido mucho más grande en el pasado. Es posible llegar a la configuración actual del sistema Tierra-Luna si suponemos que, poco después del impacto con Theia, nuestro planeta giraba sobre su costado, y la Luna orbitaba sobre el ecuador. Si la inclinación fuese superior a 70 grados, esa situación no duraría mucho y las fuerzas gravitacionales del Sol crearían una excentricidad en la órbita de la Luna que producirían una flexión interna muy fuerte.

Esos efectos de flexión de marea, según el grupo de científicos, podrían haber actuado de contrapeso frente al efecto de marea de la Tierra, que habría hecho que la Luna se moviese a una órbita mucho más ancha. Durante ese período de tiempo, la Tierra habría seguido perdiendo su giro, pero en lugar de ensanchar su órbita, la de la Luna seguiría inclinándose más. Ese bucle sólo podría romperse a medida que la rotación de nuestro planeta siguiese frenando.

Eventualmente, la torsión que nuestro satélite ejercía sobre el planeta provocó que su eje comenzase a moverse hacia cifras más cercanas a la que observamos hoy, y la flexión de marea dentro de la Luna fue la responsable de reducir su inclinación orbital, de tal manera que hoy en día sólo está desviada cinco grados respecto al plano orbital en el que se desplazan los planetas del Sistema Solar.

Implicaciones para exoplanetas

Recreación artística de una posible exoluna en Upsilon Andromedae d. Es posible que las exolunas también puedan albergar vida.
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Recreación artística de una posible exoluna en el exoplaneta Upsilon Andromedae d. Es posible que las exolunas también puedan albergar vida.

Este estudio tiene implicaciones muy interesantes para los exoplanetas. No en vano, el modelo que han desarrollado los científicos es capaz de reducir la oblicuidad de un sistema tras el impacto de un cuerpo contra otro. Es razonable pensar que la colisión de Theia con la Tierra debió ser devastadora para nuestro planeta y provocó que girase de manera descontrolada en una dirección al azar, y la presencia de la Luna fue la que, con el tiempo, hizo que se estabilizase.

La pregunta es inevitable. ¿Es necesario que haya una luna grande (en comparación al planeta en torno al que gira) para que en su superficie puedan darse estaciones sin cambios extremadamente bruscos, como sucede aquí? Si los investigadores están en lo cierto, la dirección en la que sucediese el impacto no sería lo importante (como se ha elucubrado en alguna ocasión), si no la interacción entre el hipotético planeta de turno y su nuevo satélite gigante. Quizá ése sea el ingrediente secreto para poder encontrar exoplanetas terrestres habitables, o quizá sólo sea una coincidencia más…

Sin embargo, la Luna no es el único factor

Recreación artística de una hipotética exoluna
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Recreación artística de una hipotética exoluna

No hay que olvidar, en cualquier caso, que las influencias gravitacionales dentro del Sistema Solar también tienen su propio impacto en nuestro planeta, tal y como demostró el astrónomo serbio Milutin Milankovic, que encontró un ciclo climático rítmico que fue confirmado en el análisis de las profundidades del océano en los 70, y que está relacionado con las influencias gravitacionales de los movimientos de Júpiter, Saturno y la Luna.

En otros trabajos más recientes, también se ha demostrado que aunque nuestro satélite mantiene el eje de la Tierra estable, con una inclinación de 23,5º respecto al Sol, Marte (que tiene en estos momentos 25º) varía de los 15 a los 30, y a veces más, en un período de 120.000 años. Este mismo cambio también sucede en Titán, de tal modo que es posible que una inclinación así pueda suceder en un sistema, sin la influencia de un satélite gigante, si se dan las condiciones apropiadas.

El estudio es Ćuk, “Tidal evolution of the Moon from a high-obliquity, high-angular-momentum Earth,” y fue publicado en la revista Nature el 31 de octubre de 2016.

Referencias: Centauri Dreams