Un día no siempre ha tenido 24 horas. De hecho, empezó a durar sólo 4 horas. Las razones de esta variación extrema fueron explicadas por el científico planetario Takanori Sasaki, de la Universidad de Kioto, durante el Taller de Física de la segunda fase de la Academia Intercontinental (ACI), el 9 de marzo.
Sasaki dijo que la formación de la Tierra y la Luna, hace 4.500 millones de años, y la influencia de la Luna sobre el planeta son los determinantes de la variación de la duración de un día y un mes a lo largo de la historia de la Tierra.
El científico planetario Takanori Sasaki
Según él, la hipótesis más aceptada para explicar el origen de la Luna es la ocurrencia de un impacto gigante entre un cuerpo del tamaño de Marte y lo que podría llamarse la proto-Tierra.
Pero, ¿cuándo ocurrió exactamente este impacto? Sasaki explicó que para tener respuesta a esta pregunta los investigadores analizan la transformación del isótopo hafnio-182 en el isótopo tungsteno-182. «El hafnio es un elemento litófilo (amante de las rocas) y el tungsteno es un elemento siderófilo (amante del hierro), relacionados respectivamente con el manto y el núcleo de una estrella.
Según Sasaki, el impacto gigante ha producido un océano de magma en la proto-Tierra, lo que parece haber llevado a una considerable separación entre el metal y los silicatos. Así, la edad de la separación hafnio-tungsteno (Hf-W) sería la edad del último gran impacto, es decir, la edad de la Tierra y la Luna. «Es posible calcular cuánto tungsteno tiene el manto y así determinar la edad del planeta». Utilizando este método, se ha llegado a la conclusión de que la Tierra y la Luna surgieron al principio del sistema solar, 62 millones de años después del surgimiento del sistema, hace 4.500 millones de años.
El impacto ha generado un gran número de fragmentos alrededor de la Tierra, que luego se reagruparon dando lugar a la Luna en una órbita justo por encima del límite de Roche (distancia mínima del centro del planeta a la que puede orbitar un satélite sin ser destruido por la gravedad de las fuerzas de marea), dijo Sasaki. Este límite se encuentra a una distancia de tres veces el radio de la Tierra, pero ahora la Luna está a una distancia de 60 veces el tamaño del radio, y debería dejar de alejarse cuando la distancia llegue a 80 veces el tamaño del radio, dentro de varios miles de millones de años.
Para medir la distancia entre la Tierra y la Luna los científicos utilizan el tiempo: lo que tarda un rayo láser en llegar a la Luna, reflejarse y alcanzar la Tierra. El Experimento de Medición Láser Lunar utiliza este método y la primera medición se realizó en 1969. Con este método, se decidió que la Luna está a 384.400 km de la Tierra. Luego, el Experimento encontró un hecho sorprendente: analizando los datos de enero de 1992 a abril de 2001, los investigadores descubrieron que la Luna se aleja 3,8 cm por año. «Si esto es correcto, entonces la Luna estaba mucho más cerca en el pasado», dijo Sasaki.
Hay un intercambio de momento angular entre la Luna y la Tierra. Sasaki citó una hipótesis que se menciona en el libro de referencia de esta área, «Solar System Dynamics», de Carl Murray y Stanley Dermott: «Es muy probable que la órbita de la Luna y la rotación de la Tierra hayan cambiado considerablemente durante la existencia del sistema solar, especialmente debido a la acción de las mareas semidiurnas causadas por la Luna a la Tierra».
Esto significa que la Luna atrae la masa de agua y esto reduce la velocidad de rotación de la Tierra. Al mismo tiempo, el desplazamiento de la marea debido a la rotación de la Tierra atrae a la Luna, ganando momento angular y distanciándose gradualmente. La Luna también se hace más lenta, reduciendo la duración del mes.
Sasaki explicó que según la 3ª Ley de Kepler (el cuadrado del periodo orbital de un planeta es directamente proporcional al cubo de la mitad del eje mayor de su órbita), cuanto más cerca del Sol, mayor es la velocidad de un planeta, y cuanto más lejos, más lento. Esto también se aplica al sistema Luna-Tierra.
Un intento de demostrar la variación de la duración del mes ha sido realizado por dos investigadores que estudiaron la estructura de un determinado tipo de concha marina. Para Sasaki, «se trata de un artículo controvertido, pero proporciona algunas direcciones interesantes». Las conchas desarrollan líneas de crecimiento diario en segmentos con crecimiento mensual. Analizando las conchas actuales, parece que tienen 30 filas por segmento, lo que significa un mes de 30 días. «En las conchas fósiles de hace 400 millones de años sólo hay 9 líneas por segmento, suponiendo que el mes duraba 9 días. Esto indica que la Luna giraba más rápido alrededor de la Tierra y a una distancia un 40% menor que la actual.»
Después de todo, ¿cuánto duraba un día cuando la Tierra y la Luna llegaron a existir? «Al principio, la Luna estaba a una distancia de tres veces el radio de la Tierra, inmediatamente después del límite de Roche. Con esta distancia y el momento angular estimado, se puede decir que el día duraba sólo 4 horas. Con el paso del tiempo, la Luna se alejó y la duración del día aumentó: cuando el planeta y su satélite tenían 30.000 años, el día duraba seis horas; cuando tenían 60 millones de años, el día duraba 10 horas.»
Al final de su presentación, Sasaki presentó un gráfico que relacionaba el desarrollo de la vida («aunque no es un experto en la materia») con la duración del día a través del tiempo. Según él, la primera evidencia de vida, hace 3.500 millones de años, se produjo cuando el día duraba 12 horas. La aparición de la fotosíntesis, hace 2.500 millones de años, ocurrió cuando el día duraba 18 horas. Hace 1.700 millones de años el día duraba 21 horas y surgieron las células eucariotas. La vida multicelular comenzó cuando el día duraba 23 horas, hace 1.200 millones de años. Los primeros ancestros humanos surgieron hace 4 millones de años, cuando el día ya estaba muy cerca de las 24 horas.