Descubren dónde nació Theia, el planeta que creó la Luna al chocar con la Tierra

La historia más temprana de la Tierra siempre mostró zonas oscuras. Uno de esos capítulos involucra a Theia, el cuerpo planetario que chocó contra nuestro mundo primitivo y dio lugar a la Luna. Ese impacto, ocurrido hace 4500 millones de años, definió el futuro del planeta, modificó su tamaño, alteró su composición e inauguró la presencia de nuestro único satélite natural.

Sin embargo, el origen de aquel objeto colosal permaneció oculto durante décadas. Los nuevos resultados publicados en Science por equipos de la Universidad de Chicago y del Instituto Max Planck ofrecen una respuesta que cambia la perspectiva clásica: Theia no llegó desde regiones lejanas del Sistema Solar. Al contrario, emergió más cerca del Sol que la propia Tierra.

“En los inicios del Sistema Solar, un pequeño planeta conocido como Tea colisionó con la proto-Tierra. Los restos de ese impacto gigante formaron la Luna, incorporando material de Tea tanto a la Luna como a la Tierra”, sostuvieron los investigadores.

“Medimos los isótopos de hierro en muestras lunares, rocas terrestres y meteoritos que representan los reservorios isotópicos a partir de los cuales Tea y la proto-Tierra podrían haberse formado. La Tierra y la Luna presentan composiciones isotópicas de hierro indistinguibles, independientemente de su masa, y ambas definen un extremo del rango medido en meteoritos”, agregaron los investigadores.

Y completaron: “Combinando nuestros resultados con los de otros elementos, realizamos cálculos de balance de masa para Tea y la proto-Tierra. Descubrimos que la totalidad de Tea y la mayor parte de los demás materiales constituyentes de la Tierra se originaron en el Sistema Solar interior. Nuestros cálculos sugieren que Tea podría haberse formado más cerca del Sol que la Tierra”.

La conclusión proviene de una investigación que utilizó muestras lunares recogidas por las misiones Apolo y una batería de rocas terrestres para reconstruir la “lista de ingredientes” de ambos mundos. Ese enfoque permitió rastrear huellas químicas extremadamente sutiles que revelan la historia de formación de cada objeto.

“La composición de un cuerpo archiva toda su historia de formación, incluido su lugar de origen”, afirmó Thorsten Kleine, director del MPS y coautor del estudio. Esta idea guio el trabajo que buscó descifrar qué tipo de planeta modificó para siempre la evolución terrestre.

La huella del hierro y la pregunta crucial sobre el origen de Theia

Durante años, la teoría del gran impacto ordenó el relato: un cuerpo del tamaño aproximado de Marte chocó contra la Tierra hace 4.500 millones de años y lanzó al espacio material que terminó fusionado en la Luna.

El esquema general resultó convincente, aunque mantuvo un punto débil. ¿De dónde provenía Theia? No existió ninguna evidencia directa porque el planeta quedó destruido en la colisión. A pesar de eso, fragmentos químicos que sobrevivieron en la Tierra y en la Luna ofrecen pistas sobre su identidad.

El nuevo estudio analizó con precisión excepcional isótopos de hierro presentes en rocas lunares y terrestres. Los isótopos actúan como marcadores naturales capaces de revelar la zona en la que se formó un cuerpo celeste. Las variaciones en la proporción de cada isótopo dependen de la distancia al Sol durante los primeros instantes del sistema solar. El equipo utilizó esta propiedad para trazar un mapa químico de origen tanto de la Tierra primitiva como de Theia.

“Utilizamos análisis de alta precisión de isótopos de hierro de muestras de la Luna recogidas por las misiones Apolo. Estas mediciones se utilizan para discriminar entre el material que se formó en el sistema solar interior y el que se creó en el exterior”, explicó Timo Hopp, primer autor del estudio.

El resultado determinó que la proto-Tierra y la Luna comparten proporciones casi idénticas de isótopos de hierro y se alinean con la composición de meteoritos no carbonáceos, una familia de rocas espaciales típica del sistema solar interior. Esa coincidencia no solo confirmó una relación genética estrecha entre ambos cuerpos. También abrió una ruta para deducir qué elementos formaron originalmente a Theia y cuál fue su posición dentro del disco protoplanetario que rodeaba al Sol.

Para lograrlo, los autores integraron los datos de hierro con registros isotópicos ya disponibles de otros elementos clave, como cromo, molibdeno y circonio. Cada uno de esos elementos retrata etapas distintas de la formación planetaria. Algunos quedaron confinados en los núcleos metálicos de los mundos jóvenes, mientras otros permanecieron en los mantos rocosos exteriores. Esta distribución permite identificar cuándo y desde dónde llegó el material que todavía forma parte de la Tierra actual.

Theia y la Tierra surgieron como vecinas en el sistema solar interior

El análisis conjunto de todos los isótopos permitió reconstruir el rompecabezas. Los investigadores desarrollaron una especie de “ingeniería inversa” aplicada a los planetas.

Es decir, partieron del estado actual de la Tierra y la Luna para evaluar qué combinaciones posibles de composición y tamaño de la proto-Tierra y de Theia podrían producir esa coincidencia tan marcada en los isótopos de hierro y otros metales. Al comparar modelos y eliminar alternativas insuficientes, el equipo alcanzó un escenario con alto grado de consistencia.

“El escenario más convincente es que la mayor parte de los componentes básicos de la Tierra y Tea se originaron en el sistema solar interior. Es probable que la Tierra y Tea hayan sido vecinas”, dijo Hopp. La afirmación introduce un cambio notable respecto de la visión tradicional.

Durante mucho tiempo, algunos modelos ubicaron a Theia en zonas más alejadas del Sol. Bajo esa suposición, el cuerpo habría migrado hacia el interior y colisionado con la Tierra. En cambio, los nuevos datos indican que ambos mundos crecieron dentro de la misma región del sistema solar, probablemente muy cerca uno del otro.

El trabajo del Instituto Max Planck y de la Universidad de Chicago llevó la comparación aún más lejos. Las proporciones de isótopos halladas en la Luna y en la Tierra no solo señalan que ambos surgieron del sistema solar interior. También muestran una diferencia sutil que permite deducir la posición original de Theia. Para explicar el conjunto de datos, el modelo requiere que el planeta desaparecido incorporara material más cercano al Sol que el utilizado por la Tierra. Esa conclusión establece el origen de Theia en una zona todavía más interna.

El estudio también revisó cómo la formación del núcleo terrestre influyó en la distribución de los isótopos. Mucho antes del choque, el hierro y el molibdeno se hundieron hacia el centro del planeta joven. Después de ese proceso, el hierro presente en el manto terrestre solo pudo ingresar desde un aporte externo.

Theia representó la fuente más probable de ese refuerzo. Por otro lado, elementos como el circonio, que no descendieron hacia el núcleo, conservaron información valiosa sobre el ensamblaje completo de la Tierra. La combinación de estos indicadores químicos brindó una imagen más fina del intercambio de material durante el gran impacto.

El trabajo utilizó además meteoritos como referencia. Estas rocas, formadas en múltiples zonas del sistema solar, permiten comparar la composición de los planetas con los ingredientes disponibles en la época de su formación. La Tierra primitiva puede representarse como una mezcla de clases ya conocidas de meteoritos. Sin embargo, Theia no coincide plenamente con esas categorías. Su identidad química incluye material desconocido hasta el momento, lo cual refuerza la hipótesis de su origen en regiones aún más próximas al Sol.

Este hallazgo explica por qué las huellas isotópicas de la Luna y de la Tierra son tan similares. La colisión mezcló los mantos de ambos cuerpos de manera casi total. Por este motivo, los registros de hierro, cromo, calcio, titanio y circonio ofrecen una coincidencia tan estrecha. El gran impacto eliminó diferencias visibles, aunque dejó rastros sutiles que ahora permiten deducir el lugar de formación de Theia.

El estudio tiene un impacto profundo en la comprensión de la historia temprana del sistema solar. La posibilidad de que Theia y la Tierra se formaran como vecinas contradice algunos modelos anteriores. Esos modelos sugerían que los cuerpos del sistema solar interior crecieron a partir de material que migró desde regiones más lejanas.

En cambio, la nueva evidencia indica que el proceso de formación fue más local y que los ingredientes que dieron forma a la Tierra y a la Luna se concentraron en la zona más cercana al Sol.

Más allá de esta contribución, los investigadores remarcan que no existe una respuesta definitiva. Las muestras lunares disponibles, aunque valiosas, no representan la totalidad del satélite. Para avanzar en la comprensión global del impacto que originó la Luna, serán necesarias futuras misiones capaces de traer nuevos fragmentos de regiones aún no exploradas. También serán útiles análisis que alcancen un grado mayor de precisión en la medición de otros elementos reveladores.

En este contexto, los autores subrayan que la ciencia dispone de herramientas cada vez más afinadas. La combinación de técnicas analíticas avanzadas, nuevos métodos de modelado y un enfoque interdisciplinario permite revisar episodios que parecían fuera del alcance. El origen de Theia formó parte de ese territorio durante décadas. Hoy, la posibilidad de reconstruirlo se vuelve real gracias a la química de rocas que viajaron millones de kilómetros y permanecieron intactas durante miles de millones de años.

El trabajo recién publicado ilumina un momento decisivo: la etapa en la que el sistema solar aún se encontraba en proceso de construcción. Allí, en el interior más cercano al Sol, Theia y la Tierra crecieron casi lado a lado.

El choque que siguió no solo creó la Luna. También dio forma al mundo en el que la vida emergió mucho tiempo después. La historia completa todavía requiere nuevas piezas, pero ahora el origen del planeta desaparecido quedó más claro que nunca.