Anomalía en el centro de la Tierra, posible remanente de colisión que formó la Luna

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Maria Jose Contreras Bernal

Una anomalía masiva recién descubierta en las profundidades del interior de la Tierra puede ser un remanente de la colisión ocurrida hace unos 4 mil 500 millones de años que formó la Luna.

Es la conclusión de un nuevo estudio, que se basó en métodos de computadora de dinámica de fluidos iniciados por Deng Hongping, del Observatorio Astronómico de Shanghai (SHAO) de la Academia de Ciencias de China, y el cual se publicó ayer como portada destacada en Nature.

La teoría predominante ha sugerido que, durante las últimas etapas del crecimiento de la Tierra, hace alrededor de 4 mil 500 millones de años, se produjo una colisión masiva, conocida como impacto gigante, entre el planeta azul primordial (Gaia) y un protoplaneta del tamaño de Marte conocido como Theia. Se cree que la Luna se formó a partir de los escombros generados por esta colisión.

Las simulaciones numéricas han indicado que la Luna probablemente heredó material principalmente de Theia, mientras Gaia, debido a su masa mucho mayor, sólo estuvo ligeramente contaminada por material de ese protoplaneta.

Dado que Gaia y Theia eran formaciones relativamente independientes y estaban compuestas de materiales diferentes, la teoría sugería que la Luna (dominada por material de Theia) y la Tierra (por material de Gaia) deberían tener composiciones distintas. Sin embargo, mediciones isotópicas de alta precisión revelaron después que las composiciones del planeta azul y de su satélite son notablemente similares, desafiando así la teoría convencional de la formación de este último.

Si bien luego se propusieron varios modelos refinados del impacto gigante, todos enfrentaron desafíos.

Para refinar aún más la teoría de la formación lunar, Deng comenzó a realizar investigaciones sobre la formación de la Luna en 2017. Se centró en desarrollar un nuevo método de dinámica de fluidos computacional llamado masa finita sin malla, que sobresale en modelar con precisión la turbulencia y la mezcla de materiales.

Con este novedoso enfoque y mediante numerosas simulaciones del impacto gigante, descubrió que la Tierra primitiva exhibía estratificación del manto después del impacto, con el manto superior e inferior de diferentes composiciones y estados. En específico, el primero presentaba un océano de magma, creado por medio de una mezcla minuciosa de material de Gaia y Theia, mientras el segundo manto permaneció en gran medida sólido y retuvo la composición material de Gaia.

Las investigaciones anteriores habían puesto demasiado énfasis en la estructura del disco de escombros (precursor de la Luna) y habían pasado por alto el impacto de la colisión gigante en la Tierra primitiva, explicó Deng en un comunicado.

Después de conversaciones con geofísicos del Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zurich, Deng y sus colaboradores se dieron cuenta de que esta estratificación del manto puede haber persistido hasta el día de hoy, correspondiente a los reflectores sísmicos globales en el manto medio (ubicados a unos mil kilómetros debajo de la superficie de la Tierra).

En específico, todo el manto inferior de la Tierra aún puede estar dominado por material gaiano anterior al impacto, que tiene una composición elemental diferente (incluido un mayor contenido de silicio) a la del manto superior, según un estudio anterior de Deng.

Nuestros hallazgos desafían la noción tradicional de que el impacto gigante condujo a la homogeneización de la Tierra primitiva, agregó. En cambio, el impacto gigante que formó la Luna parece ser el origen de la heterogeneidad del manto temprano y marca el punto de partida de la evolución geológica del planeta a lo largo de 4 mil 500 millones de años.

Otro ejemplo de la heterogeneidad del manto de la Tierra son dos regiones anómalas llamadas Grandes Provincias de Baja Velocidad (LLVP, por sus siglas en inglés), que se extienden a lo largo de miles de kilómetros en la base de éste. Uno está debajo de la placa tectónica africana y el otro de la del Pacífico. Cuando las ondas sísmicas pasan por estas áreas, la velocidad de la onda se reduce de forma significativa.

Las LLVP tienen implicaciones importantes para la evolución del manto, la separación y agregación de supercontinentes y las estructuras de las placas tectónicas de la Tierra. Sin embargo, sus orígenes siguen siendo un misterio.