¿Cómo sabemos que la Luna estaba mucho más cerca en el pasado?

La semana pasada compartí en Facebook un artículo corto que escribí para Muy Interesante en el que hablaba sobre cómo ha variado la distancia que separa la Tierra de la Luna a lo largo del tiempo.

En él comentaba que cree que hace unos 4.600 millones de años, en el momento de su formación, la Luna se encontraba a entre 19.000 y 30.000 kilómetros de la superficie de la Tierra, 10 veces más cerca que en la actualidad. Si hoy en día se encontrara a la misma distancia, entonces nuestro satélite aparecería más o menos así en el cielo:

Es una aproximación burda hecha en base al ángulo que abarca mi cámara, tenedlo en cuenta.

El dato suena muy impresionante y, en cierta manera, difícil de creer. Y es normal: hace 4.600 millones de años no había nadie en la Tierra que pudiera comprobar en sus propias carnes si la luna estaba más cerca y, a primera vista, nuestro satélite no deja ninguna marca física sobre nuestro planeta que nos pueda indicar si su posición ha cambiado con el tiempo. Entonces, ¿cómo podemos estar seguros de que la Luna se encontraba tan cerca en el momento de su formación? 

Eso es precisamente lo que preguntó un usuario de Facebook en los comentarios de la publicación y me pareció una cuestión muy interesante, porque así puedo explicar cómo este tipo de datos, que a primera vista parecen sacados de un libro de ciencia-ficción, en realidad están basados en evidencias y no se los sacan los científicos de la manga.

Sin más preámbulos, zambullámonos en la piscina.

Como comentaba en esta entrada en la que explicaba por qué siempre vemos la misma cara de la Luna, la Luna no da vueltas en círculos alrededor de la Tierra sin que ésta se mueva, sino que ambos dan vueltas alrededor de un centro de gravedad común.

Mientras se orbitan entre sí, tanto la masa de la Tierra como la de la Luna se ve estirada en la dirección de ese centro de gravedad y, como resultado, los dos cuerpos se alargan en esa dirección. Este alargamiento genera dos “bultos”, uno a cada lado del planeta. A media que la rotación del planeta arrastra una parte del océano hacia el interior de uno de estos bultos, entonces el nivel del mar sube y se produce la marea alta… Aunque el suelo sobre el que caminamos también experimenta mareas, como comentaba en esta otra entrada.

Por supuesto, este fenómeno les ocurre a todos los cuerpos celestes que interaccionan gravitacionalmente, no sólo a la Tierra y la Luna. Aunque hay casos más espectaculares, claro: si una estrella y un objeto muy masivo y compacto dan vueltas entre sí en una órbita muy cerrada, entonces es posible que parte de la masa de la estrella se encuentre más allá del centro de masas, donde la fuerza gravitatoria del otro objeto es más intensa que la de la estrella.

Si esto ocurre, el material de la estrella empieza a caer en dirección a su compañero, generalmente adoptando una forma espiral debido al movimiento circular de sus órbitas.

(Fuente)

Pero, bueno, el caso es que, cuanto más cerca están dos cuerpos, más fuerte es este estiramiento y, por tanto, más fuertes son las fuerzas de marea que se producen.

Y, como explicaba en la entrada que he comentado antes, mientras estas fuerzas se van disipando con el tiempo, la velocidad de rotación de los cuerpos que están involucrados disminuye poco a poco. Como sabemos que la Tierra rotaba más deprisa en el pasado y, por tanto, que sus días eran más cortos, podemos deducir que las fuerzas de marea del sistema Tierra-Luna eran más intensas en el pasado y, por tanto, que la Luna estaba más cerca.

Así que nada, misterio resuel…

¡Para el carro, bandido! ¿Cómo se supone que podemos saber que la Tierra rotaba más deprisa en el pasado? ¿No tenías que aclarar de dónde salen estos datos?

Ah, sí, claro… Por lo de enseñar que los científicos no se sacan sus hipótesis de la manga. Pues resulta que la clave está en los corales.

Como sabréis, los corales son diminutos animales invertebrados que se asientan sobre estructuras de carbonato de calcio que ellos mismos secretan (y que es el mismo material del que están hechas las conchas de otros animales marinos). Acumulándose en grandes números y amontonando sus esqueletos generación tras generación, los corales terminan formando gigantescos arrecifes que, como también sabréis, albergan una gran biodiversidad.

Algo menos conocido es el hecho de que muchas especies de coral sobreviven gracias a la relación simbiótica que tienen con un alga. Los corales utilizan sus tentáculos para cazar presas microscópicas y al digerirlas producen dióxido de carbono y nitratos que el alga necesita para realizar la fotosíntesis. A su vez, las algas proporcionan a los corales parte de los nutrientes que producen mediante la fotosíntesis.

Los “pólipos” que viven sobre esta estructura de carbonato de calcio son el animal al que nos referimos cuando hablamos de “corales”, (Fuente)

Pero incluso las relaciones simbióticas tienen fecha de caducidad: cuando las condiciones del mar se vuelven desfavorables, entonces las algas abandonan la superficie del coral, dejando a los pólipos a su suerte. Cuando esto ocurre, los corales se vuelven de un color blanquecino, ya que las algas son las que le dan a las estructuras del coral su color. El abandono de las  algas da a los corales una mayor probabilidad de sobrevivir a corto plazo pero, a la larga, si las condiciones no mejoran, los pólipos terminan muriendo.

Diría, eh, diría, que te has ido un poco por las ramas.

Ay, sí, perdona, voz cursiva.

El caso es que los corales crecen durante el día, cuando disponen de más energía gracias a la fotosíntesis de las algas. Es por eso que, cada día que pasa, los corales depositan una nueva capa de carbonato de calcio bajo ellos cuyo grosor depende de los nutrientes de los que dispongan: en verano hay más horas de sol y, por tanto, la fotosíntesis de las algas permite a los corales crecer más rápido, acumulando capas de carbonato de calcio más gruesas durante el día. Cuando hace llega el invierno, en cambio, las capas de carbonato de calcio son más finas.

Por supuesto, en los dos casos, la actividad cesa casi por completo durante la noche, cuando el sol no brilla.

Y aquí lo curioso: igual que podemos conocer la edad de un árbol contando los anillos de su tronco, podemos calcular cuántos años tiene un coral contando cuántas capas ha formado durante su vida. Además, si nos fijamos en el grosor de las capas, podemos distinguir los periodos en los que coral ha crecido más o menos, lo que nos permite deducir cuántas capas fueron depositadas durante el verano y cuántas durante el invierno.

Unos mil años de historia en un trozo de coral pulido. (Fuente)

Y aquí llega por fin la clave de la entrada.

Sabemos que los corales aparecieron en la Tierra hace unos 500 millones de años porque, gracias a sus caparazones de carbonato de calcio, que se fosilizan fácilmente. Es por eso que, examinando las estructuras de coral fosilizadas bajo el microscopio podemos llegar a distinguir estas capas de crecimiento diario y estacional para ver cual era el ritmo de crecimiento de los corales en pasado.

Y parece ser que, hace 400 millones de años, los corales crecían más deprisa durante 200 días y luego su crecimiento se ralentizaba durante otros 200… Lo que sugiere que cada año duraba unos 400 días en aquella época, en vez de 365.

Como no hay indicios de que la distancia a la que la Tierra da vueltas alrededor del sol haya cambiado con el tiempo, esto significa que nuestro planeta completaba más rotaciones sobre su propio eje cada año. O sea, que los días eran más cortos Lo que significa que la Luna estaba más cerca.

Vale, pero, si los corales más viejos datan de hace 500 millones de años, ¿cómo podemos asegurar que…?

Ya, ya, que en épocas anteriores a 500 millones de años la Luna estuviera más cerca.

Exacto.

Pues porque, por suerte, tenemos evidencias más antiguas que no dependen de los corales.

La marea sube dos veces al día y, cada vez que lo hace, deposita una fina capa de sedimento sobre la superficie, de manera parecida a la que lo hacen los corales. E, igual que ocurre con los corales, el paso de las estaciones también queda marcado en las capas de sedimentos, dependiendo de la posición de la Tierra, la Luna y el sol a lo largo del año, hay ocasiones en las que la marea es especialmente alta o baja, lo que se ve reflejado en la cantidad de sedimentos que deposita sobre la superficie.

Total que, con el tiempo, estos sedimentos se compactan y solidifican y llegan a nuestros días en forma de rocas que tienen este aspecto:

(Fuente)

Poniendo estas rocas bajo el microscopio se puede ver que, en efecto, los días eran más cortos y la Luna estaba más cerca cuanto más nos remontamos en el pasado. De hecho, las rocas más antiguas que se han estudiado de este tipo datan de hace 3.200 millones de años, que no está nada mal teniendo en cuenta que la Tierra y la Luna se formaron hace unos 4.500 millones de años (en esta otra entrada explicaba cómo podemos datar con precisión rocas tan antiguas).

¿Cómo de corto llegó a ser el día? Eso es más complicado de decir, aunque se cree que el día poco después de la formación de la Tierra podría haber durado tan sólo 6 horas, una cifra que fue aumentando a medida que la Luna se fue alejando de nosotros y las fuerzas de marea se volvieron menos intensas. Hoy en día la Luna sigue alejándose de nosotros a un ritmo de unos 3,8 centímetros anuales, aunque se cree (gracias a los registros fósiles y geológicos de distintas épocas) que el ritmo al que nuestro satélite se ha ido alejando de nosotros ha disminuido con el tiempo, especialmente a partir especialmente a partir del periodo Paleozoico.

Pero, bueno, esto no son más que estimaciones. Estimaciones muy bien fundamentadas, pero hay factores que las podrían poner en entredicho. Como comentaba, aunque no hay evidencias de ello, podría ser que el radio de la órbita de la Tierra hubiera cambiado desde el momento de su formación si la constante gravitacional resultara no ser tan constante como pensamos, por ejemplo. De ser así, la Tierra podría haber tardado más o menos tiempo en completar una vuelta alrededor del sol en el pasado, por lo que estimar cuántos días tenía un año en otras épocas y, por tanto, cuánto duraba cada día y, por tanto, la distancia a la que se encontraba la Luna hace miles de millones de años… Podría ser un quebradero de cabeza.

Y hasta aquí la entrada de hoy. Perdonad que últimamente no estoy publicando con tanta frecuencia, pero he estado un poco liado. Espero recuperar el ritmo la semana que viene.

Pero si echáis de menos Ciencia de Sofá y habéis agotado todas las entradas del blog, os recuerdo que en septiembre DE 2015 (gracias a todos por las correcciones, estuve un par de días sin poder entrar a aprobar comentarios y me he reído mucho viendo cuánta gente lo ha mencionado) publiqué un libro en el que hablo sobre la historia de la astronomía con la editorial Paidós y ahora está disponible en librerías tanto en España como en México y a través de internet por todo el mundo.

Así que, si os apetece saber cómo hemos llegado a conocer todo lo que sabemos hoy en día sobre el universo, podéis hacer click sobre la siguiente imagen del libro, “El universo en una taza de café“, para ir a la entrada donde hablo del libro con más detalle:

29 pensamientos en “¿Cómo sabemos que la Luna estaba mucho más cerca en el pasado?”

  1. Has visto el vídeo de los científocos en el bar y la naranja de zumo? Se han equivocado. Cuando el mar sube, baja la marea. Es cuando el mar baja, cuando inunda las costas.

  2. Como siempre, buenisima entrada. Solo me ha quedado una duda: ¿como que “la constante de gravitación universal puede no ser tan constante como pensamos”? Me has dejado tieso con es frase. Acaso las constantes no son constantes y mis (escasos) estudios de física no han servido para nada?

  3. ¡Publicaste un libro en septiembre de 2016, me comprare primero la maquina del tiempo para poder ir al futuro para hacerme con el! (trollface)

  4. SI la luna poco a poco se va alejando, ¿al final que pasará?, ¿que saldrá de la atracción de la tierra y se convertirá en un pequeño planeta en orbita alrededor del sol?.

  5. ¿Es posible que también en aquellos tiempos la tierra fuera más fluída y esto afectara a las mareas? Quiero decir que su núcleo incandescente fuera mayor respecto a su masa sólida

  6. Hace algunos años en un concurso televisivo (saber y ganar) el presentador Jordi Hurtado hizo una pregunta sobre la luna que nadie acertó. Después hizo un inciso en el que comentó que se había demostrado que la luna se aleja de la tierra unos 5 Cm al año. Yo convencido de que eso era imposible abrí un hilo en un foro de física (http://forum.lawebdefisica.com/threads/30543-Curiosidad-¿porque-las-mareas-frenan-a-la-luna?highlight=porque+mareas+frenan+luna)
    que dio lugar a un largo debate en el que yo estaba equivocado. Finalmente tras muchas vueltas di con la explicación acertada y aprendí de mis propios errores (o eso creo).
    En mi punto de vista la cuestión radica en que tanto la tierra como la luna giran alrededor del eje terrestre en un movimiento de rotación (la tierra) y traslación (la luna) pero no lo hacen a la misma velocidad (la tierra tarda un dia) y la luna 28. Por otra parte la tierra esta cubierta de una fina (en medidas terrestres) capa de agua sujeta a la gravedad de la tierra aunque también influida por la luna. Esto da lugar a que la fuerza de atracción que la tierra ejerce sobre la luna no este exactamente en la dirección del eje que une los centros de masas de la tierra y la luna, sino ligeramente desviada. Con lo cual tiene una pequeña componente tangencial (en el sentido del movimiento de traslación de la luna), con lo cual la luna se acelera ligeramente, (con lo cual es falso el titulo del post que abr). Ver imagen al final del post.
    Saludos, gracias por el artículo, y disculpas si mi explicación ha sido un tanto pesada.

  7. “os recuerdo que en septiembre de 2016 publiqué un libro”.

    ¡Uau! En la próxima entrada utiliza este ejemplo sobre cómo se puede interactuar con el pasado 😉

  8. ¿Publicaste el libro en septiembre de 2016?? Te hemos pillado truan, tienes una máquina del tiempo.

    Sobre posibles cambios en la órbita terrestre podría haber evidencias en el resto de astros del sistema solar. Venus y Marte principalmente habrían sido afectados por ello.

  9. Si no nos da la vida con 24h como para que fueran de 6h los días…
    Muy buena publicación, es increíble como a partir de un coral podemos sacar toda esa información.
    Saludos!

  10. Como le hiciste para publicar tu libro en septiembre del 2016 si estamos a mayo del 2016…¿? Acaso tu libro viene del futuro Ciencia de Sofá…¿?

  11. Buenas noches;
    Conoci el alejamiento lunar gracias a un concurso televisivo (saber y ganar). Creyendo que estaban equivocados edite un comentario en un foro de física (http://forum.lawebdefisica.com/threads/30543-Curiosidad-¿porque-las-mareas-frenan-a-la-luna?highlight=porque+mareas+frenan+luna) convencido de que me darían la razón. Estaba equivocado, me costó mucho entender el porque de dicho fenómeno. En primera instancia, las mareas no frenan la luna (la aceleran) lo que frenan es la rotación de la tierra sobre su eje. El motivo es que a pesar de que tanto la tierra como la luna giran alrededor del eje terrestre, pero no lo hacen a la misma velocidad (la tierra tarda un dia en rotar en tanto que la luna tarda 28 días en su movimiento de traslación sobre el eje terrestre. Por otra parte la superficie de la tierra esta cubierta de agua en gran parte. Esto provoca que las mareas no coincidan con la posición mas alta de la luna. Lo cual provoca la fuerza de empuje que acelera la luna. En este enlace (http://culturacientifica.com/2015/03/13/en-busca-del-dia-de-27-horas/) hay un esquema muy aclarativo.
    Saludos y gracias por el post.

  12. “os recuerdo que en septiembre de 2016 publiqué un libro en el que hablo sobre la historia de la astronomía” oh un libro del futuro… que habla del pasado… XD.
    Muy buena la entrada, sin duda se echa de menos ciencia de sofá, necesito mi ración diaria.

  13. Me parece a mi que, o yo soy capaz de viajar en el tiempo y traer cosas materiales del futuro, o el libro no lo publicaste en septiembre de 2016 y has cometido una errata.

    De todas formas, muy bueno el articulo: sencillo y aclaratorio.

  14. Hay varios comentarios míos que he duplicado indebidamente por un problema informático con mi pc. de manera que sin quererlo he metido tres comentarios cuando bastaba con el primero. Pido disculpas.

  15. El 21 de Julio de 1969 el Apollo 11 instaló el primer espejo en la Luna al que se le hace incidir un láser disparado desde la Tierra. Más adelante el Apollo 14 y 15 instalaron instalaron dos más. Con la ayuda de estos espejos y un láser disparado desde la tierra se sabe que la Luna se aleja 3,8cm al año.
    Para más info consultar “Lunar Laser Ranging experiment”.

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