La luna no siempre se ha alejado de la Tierra a la misma velocidad.

Nuestra luna se ha ido alejando lentamente de la Tierra en los últimos 2.500 millones de años.

Actualmente, la luna se aleja 3,8 cm de la Tierra cada año.

Mirando la luna en el cielo nocturno, nunca se adivinaría que se aleja lentamente de la Tierra. Pero sabemos lo contrario. En 1969, las misiones Apolo de la NASA instalaron paneles reflectantes en la Luna. Estos mostraron que la luna se aleja actualmente 3,8 cm de la Tierra cada año.

Estos espejos, dejados en la luna por las misiones Apolo, nos permiten lanzar rayos láser a ellos y medir el tiempo de ida y retorno para medir la distancia de la luna con gran precisión.

Si tomamos la tasa de recesión lunar actual y la proyectamos hacia atrás en el tiempo, acabaríamos con una colisión entre la Tierra y la Luna hace unos 1.500 millones de años. Sin embargo, la Luna se formó hace unos 4.500 millones de años, lo que significa que la tasa de recesión actual es una mala guía para el pasado.

Junto con nuestros colegas investigadores de la Universidad de Utrecht y la Universidad de Ginebra, hemos utilizado una combinación de técnicas para intentar obtener información sobre el pasado lejano de nuestro sistema solar.

Recientemente hemos descubierto el lugar perfecto para descubrir la historia a largo plazo de nuestra luna en declive. Y no es a partir del estudio de la propia Luna, sino de la lectura de señales en antiguas capas de roca en la Tierra. Nuestro último estudio se ha publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences .

Leyendo entre las capas

En el bello Parque Nacional de Karijini, en el oeste de Australia, unas gargantas atraviesan sedimentos de 2.500 millones de años de antigüedad, rítmicamente estratificados. Estos sedimentos son formaciones de hierro en bandas, que comprenden capas distintivas de minerales ricos en hierro y sílice que en su día se depositaron ampliamente en el fondo del océano y que ahora se encuentran en las partes más antiguas de la corteza terrestre.

Las exposiciones de los acantilados de las cataratas Joffre muestran cómo las capas de formación de hierro de color marrón rojizo de algo menos de un metro de espesor se alternan, a intervalos regulares, con horizontes más oscuros y finos.

El desfiladero de Joffre, en el Parque Nacional de Karijini, en el oeste de Australia, muestra alternancias regulares entre una roca marrón rojiza, más dura, y otra más blanda, rica en arcilla (indicada por las flechas), con un espesor medio de 85 cm. Estas alternancias se atribuyen a los cambios climáticos del pasado inducidos por las variaciones de la excentricidad de la órbita de la Tierra. Crédito: Frits Hilgen.

Los intervalos más oscuros están compuestos por un tipo de roca más blanda y más susceptible a la erosión. Un examen más detallado de los afloramientos revela la presencia de una variación adicional regular y de menor escala. Las superficies de las rocas, que han sido pulidas por el agua estacional del río que corre por el desfiladero, descubren un patrón de capas alternas de color blanco, rojizo y gris azulado.

En 1972, el geólogo australiano A.F. Trendall planteó la cuestión del origen de las diferentes escalas de patrones cíclicos y recurrentes visibles en estas antiguas capas de roca. Sugirió que los patrones podrían estar relacionados con las variaciones climáticas del pasado inducidas por los llamados "ciclos de Milankovitch".

Cambios climáticos cíclicos

Los ciclos de Milankovitch describen cómo los pequeños cambios periódicos en la forma de la órbita de la Tierra y la orientación de su eje influyen en la distribución de la luz solar que recibe la Tierra a lo largo de los años.

Actualmente, los ciclos de Milankovitch dominantes cambian cada 400.000 años, 100.000 años, 41.000 años y 21.000 años. Estas variaciones ejercen un fuerte control sobre nuestro clima durante largos periodos de tiempo.

Ejemplos clave de la influencia del forzamiento climático de Milankovitch en el pasado son la aparición de periodos fríos o cálidos extremos, así como de condiciones climáticas regionales más húmedas o más secas.

Estos cambios climáticos han alterado significativamente las condiciones de la superficie de la Tierra, como el tamaño de los lagos. Son la explicación del reverdecimiento periódico del desierto del Sahara y de los bajos niveles de oxígeno en las profundidades del océano. Los ciclos de Milankovitch también han influido en la migración y la evolución de la flora y la fauna, incluida nuestra propia especie.

Y las firmas de estos cambios pueden leerse a través de los cambios cíclicos en las rocas sedimentarias.

Capas de roca blanca, rojiza y/o gris azulada que se alternan rítmicamente con un grosor medio de unos 10 cm (ver flechas). Las alternancias, interpretadas como una señal del ciclo de precesión de la Tierra, nos ayudan a estimar la distancia entre la Tierra y la Luna hace 2.460 millones de años. Crédito: Frits Hilgen

Bamboleos registrados

La distancia entre la Tierra y la Luna está directamente correlacionada con la frecuencia de uno de los ciclos de Milankovitch: el ciclo de precesión climática. Este ciclo surge del movimiento de precesión (oscilación) o cambio de dirección del eje de rotación de la Tierra a lo largo del tiempo. Este ciclo tiene actualmente una duración de ~21.000 años, pero ese periodo habría sido más corto en el pasado, cuando la luna estaba más cerca de la Tierra.

Esto significa que si podemos encontrar primero los ciclos de Milankovitch en los sedimentos antiguos y luego encontrar una señal de la oscilación de la Tierra y establecer su período, podemos estimar la distancia entre la Tierra y la Luna en el momento en que los sedimentos se han depositado. Nuestras investigaciones anteriores demostraron que los ciclos de Milankovitch pueden conservarse en una antigua formación de hierro en Sudáfrica, apoyando así la teoría de Trendall.

Las formaciones de hierro de Australia se depositaron probablemente en el mismo océano que las rocas sudafricanas, hace unos 2.500 millones de años. Sin embargo, las variaciones cíclicas de las rocas australianas están mejor expuestas, lo que nos permite estudiar las variaciones con una resolución mucho mayor.

Nuestro análisis de la Formación de Hierro de Australia mostró que las rocas contenían múltiples escalas de variaciones cíclicas que se repiten en intervalos de aproximadamente 10 y 85 cm. Combinando estos espesores con el ritmo de deposición de los sedimentos, comprobamos que estas variaciones cíclicas se producían aproximadamente cada 11.000 y 100.000 años.

Así, nuestro análisis sugirió que el ciclo de 11.000 observado en las rocas está probablemente relacionado con el ciclo de precesión climática, teniendo un periodo mucho más corto que los actuales ~21.000 años. Así que utilizamos esta señal de precesión para calcular la distancia entre la Tierra y la Luna hace 2.460 millones de años.

Descubrimos que la Luna estaba unos 60.000 kilómetros más cerca de la Tierra (esta distancia es aproximadamente 1,5 veces la circunferencia de la Tierra). Esto haría que la duración de un día fuera mucho más corta de lo que es ahora, aproximadamente 17 horas en lugar de las 24 horas actuales.

Hemos descubierto que la Luna estaba unos 60.000 kilómetros más cerca de la Tierra hace 2.460 millones de años.

Comprender la dinámica del Sistema Solar

La investigación astronómica proporcionó modelos para la formación de nuestro sistema solar y observaciones de las condiciones actuales. Nuestro estudio, y algunas investigaciones de otros, representan uno de los únicos métodos para obtener datos reales sobre la evolución de nuestro sistema solar, y serán cruciales para los futuros modelos del sistema Tierra-Luna.

Es bastante sorprendente que la dinámica pasada del sistema solar pueda determinarse a partir de pequeñas variaciones en antiguas rocas sedimentarias. Sin embargo, este dato tan importante no nos permite comprender plenamente la evolución del sistema Tierra-Luna.

Ahora necesitamos otros datos fiables y nuevos enfoques de modelización para cartografiar la evolución de la Luna a lo largo del tiempo. Y nuestro equipo de investigación ya ha iniciado la búsqueda del siguiente conjunto de rocas que podría ayudarnos a descubrir más pistas sobre la historia del sistema solar. Fuente: Our moon has been slowly drifting away from Earth over the past 2.5 billion years (phys.org)