La Terra i la lluna, un naixement d’impacte

LA NOSTRA COMPRENSIÓ sobre la formació dels planetes del Sistema Solar encara té algunes llacunes i, en particular, el procés de formació de la Terra i la Lluna presenta diverses incògnites. Una és la similitud entre la composició d’aquests dos cossos, però n’acaba de trobar la resposta un equip franco-israelià liderat per Alessandra Mastrobuono-Battisti que ha publicat el seu treball a Nature. Mitjançant complexes simulacions del xoc entre els dos protoplanetes que van donar lloc al naixement del sistema Terra-Lluna, aquest equip ha pogut demostrar que precisament les característiques d’aquest xoc expliquen la similitud de composició.

El sistemes planetaris com el nostre es formen a partir dels discos de gas que es generen entorn de les estrelles en formació. A causa de la seva pròpia atracció gravitatòria, el material d’aquests discos es condensa en grans de pols, que s’ajunten progressivament per formar roques, planetesimals (cossos sòlids de mida subplanetària) i, finalment, planetes. Cap al final d’aquest procés els planetesimals, o fins i tot cossos de mida planetària, poden xocar violentament entre ells. Normalment aquest xoc porta a una fusió per formar un cos més gran però a vegades pot portar a la formació d’un sistema com el de la Terra i la Lluna.

Els detalls sobre la formació dels sistemes planetaris s’han obtingut a partir de models i simulacions per ordinador. Aplicant les equacions de la gravetat i la hidrodinàmica, les simulacions reprodueixen a l’ordinador el procés de condensació del disc protoplanetari fins a formar els planetes.

Els resultats dels models encara no ens han portat a una comprensió definitiva de com es va formar el sistema Terra-Lluna. Tanmateix, tot i que hi ha altres hipòtesis en competició per explicar-ho, la més àmpliament acceptada és que la Terra i la Lluna s’haurien format per un xoc entre dos protoplanetes, un xoc d’una obliqüitat alta que va fer que no es fusionessin sinó que donessin lloc a un sistema doble. Aquesta hipòtesi permet explicar de manera convincent diversos fets observacionals, com per exemple el gran moment angular del sistema i la persistència del camp magnètic de la Terra durant milers de milions d’anys. Però la hipòtesi també té algunes febleses, una de les quals és la dificultat d’explicar la similitud en la composició de la Terra i la Lluna, precisament el que resol aquest nou treball.

La dificultat per aclarir els dubtes ve del fet que entre la Terra i la Lluna hi ha diferències però també similituds. Els models indiquen que en el xoc la Lluna hauria heretat la composició del protoplaneta més petit, mentre que la Terra hauria mantingut la composició del protoplaneta més gran. D’altra banda, les anàlisis de les mostres lunars indiquen que les proporcions dels diferents isòtops d’elements com l’oxigen són molt similars a les de la Terra, i significativament diferents de les d’altres planetes del Sistema Solar. En principi els dos protoplanetes en xoc no necessàriament haurien de tenir composicions similars. Ara bé, l’estudi realitzat per l’equip de Mastrobuono-Battisti també indica que les grans col·lisions entre protoplanetes de composició similar són més freqüents del que es pensava. Els protoplanetes que xoquen sovint s’han format en zones properes del disc i tenen composicions similars, i, per tant, no és sorprenent que la Terra i la Lluna tinguin la mateixa composició. Tot apunta que la llarga relació entre Gaia i Selene va començar d’una manera ben explosiva.

El sistemes planetaris com el nostre es formen a partir dels discos de gas que es generen entorn de les estrelles en formació. A causa de la seva pròpia atracció gravitatòria, el material d’aquests discos es condensa fins a formar els planetes.