Las lunas pueden dar pistas sobre lo que hace que los planetas sean habitables

La luna de la Tierra es de vital importancia para hacer de la Tierra el planeta que conocemos hoy: la luna controla la duración del día y las mareas oceánicas, que afectan los ciclos biológicos de las formas de vida en nuestro planeta. La luna también contribuye al clima de la Tierra al estabilizar el eje de rotación de la Tierra, ofreciendo un ambiente ideal para que la vida se desarrolle y evolucione.

Debido a que la luna es tan importante para la vida en la Tierra, los científicos conjeturan que una luna puede ser una característica potencialmente beneficiosa para albergar vida en otros planetas. La mayoría de los planetas tienen lunas, pero la luna de la Tierra se distingue porque es grande en comparación con el tamaño de la Tierra; el radio de la luna es más grande que una cuarta parte del radio de la Tierra, una proporción mucho mayor que la mayoría de las lunas a sus planetas.

Miki Nakajima, profesor asistente de ciencias ambientales y de la tierra en la Universidad de Rochester, encuentra significativa esa distinción. Y en un nuevo estudio que dirigió, publicado en Comunicaciones de la naturaleza, ella y sus colegas del Instituto de Tecnología de Tokio y la Universidad de Arizona examinan las formaciones lunares y concluyen que solo ciertos tipos de planetas pueden formar lunas que son grandes con respecto a sus planetas anfitriones.

«Al comprender las formaciones lunares, tenemos una mejor restricción sobre qué buscar cuando buscamos planetas similares a la Tierra», dice Nakajima. «Esperamos que las exolunas [moons orbiting planets outside our solar system] debería estar en todas partes, pero hasta ahora no hemos confirmado ninguno. Nuestras restricciones serán útiles para futuras observaciones».

El origen de la luna de la Tierra

Muchos científicos han creído históricamente que la gran luna de la Tierra fue generada por una colisión entre la proto-Tierra, la Tierra en sus primeras etapas de desarrollo, y un gran impactador del tamaño de Marte, hace aproximadamente 4.500 millones de años. La colisión resultó en la formación de un disco parcialmente vaporizado alrededor de la Tierra, que finalmente se convirtió en la luna.

Con el fin de averiguar si otros planetas pueden formar lunas igualmente grandes, Nakajima y sus colegas realizaron simulaciones de impacto en la computadora, con una serie de hipotéticos planetas rocosos similares a la Tierra y planetas helados de masas variables. Esperaban identificar si los impactos simulados darían como resultado discos parcialmente vaporizados, como el disco que formó la luna de la Tierra.

Los investigadores descubrieron que los planetas rocosos de más de seis veces la masa de la Tierra (6M) y los planetas helados de más de una masa terrestre (1M) producen discos completamente vaporizados, en lugar de parcialmente, y estos discos completamente vaporizados no son capaces de formando lunas fraccionariamente grandes.

«Descubrimos que si el planeta es demasiado masivo, estos impactos producen discos completamente de vapor porque los impactos entre planetas masivos son generalmente más energéticos que entre planetas pequeños», dice Nakajima.

Después de un impacto que resulta en un disco vaporizado, con el tiempo, el disco se enfría y emergen lunas líquidas, los bloques de construcción de una luna. En un disco completamente vaporizado, las lunas en crecimiento en el disco experimentan un fuerte arrastre de gas del vapor, que cae sobre el planeta muy rápidamente. Por el contrario, si el disco solo se vaporiza parcialmente, las lunas no sienten un arrastre de gas tan fuerte.

«Como resultado, concluimos que un disco completamente de vapor no es capaz de formar lunas fraccionariamente grandes», dice Nakajima. «Las masas planetarias deben ser más pequeñas que los umbrales que identificamos para producir tales lunas».

La búsqueda de planetas similares a la Tierra

Las restricciones descritas por Nakajima y sus colegas son importantes para los astrónomos que investigan nuestro universo; Los investigadores han detectado miles de exoplanetas y posibles exolunas, pero aún tienen que detectar definitivamente una luna que orbite un planeta fuera de nuestro sistema solar.

Esta investigación puede darles una mejor idea de dónde buscar.

Como dice Nakajima: «La búsqueda de exoplanetas generalmente se ha centrado en planetas de más de seis masas terrestres. Proponemos que, en su lugar, busquemos planetas más pequeños porque probablemente sean mejores candidatos para albergar lunas fraccionariamente grandes».

Fuente de la historia:

Materiales proporcionado por Universidad de Rochester. Original escrito por Lindsey Valich. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.