Las Mareas de la Luna. Las mareas son subidas y bajadas del nivel del mar que se producen varias veces al día. Cambian con las fases lunares, pero no debido a la forma que aparenta la Luna. La gravedad del Sol y, sobre todo, la de la Luna, atraen el agua de los océanos y su influencia provoca las mareas.
Si las mareas que la Luna provocaba en la Tierra eran inmensas, aún lo eran mucho más las mareas que la Tierra producía en la Luna. Al ser la masa de la Tierra 81 veces mayor que la de la Luna, en ésta las mareas alcanzaban alturas de decenas de Km.
Y de la misma forma en que la Luna frenaba la rotación de la Tierra, también la Tierra frenaba la rotación de la Luna. Pero con mucha más intensidad, mucho más rápido.
La Mecánica Orbital funciona de una forma muy precisa y sigue leyes que hemos tardado mucho tiempo en descubrir pero que al final nos permiten entender cómo funciona el Universo.
Una de esas leyes es la de la Conservación del Momento Angular. Si un patinador está rotando sobre sí mismo y estira los brazos, rotará más despacio. Si arrima los brazos al cuerpo, rotará más rápido.
Conforme la rotación de la Luna se iba frenando, se incrementaba la distancia que la separaba de la Tierra y la órbita se hacía más lenta.
Probablemente hicieron falta unos 20~50 Ma (Millones de Años) para que la rotación de la Luna se frenara lo bastante para coincidir con su órbita. Para entonces la distancia a la Tierra ya sería de unos 100 Mm y la órbita duraría varios días.
El proceso de frenado y alejamiento de la Luna fue cada vez más lento, pero no se detuvo y aún sigue funcionando. Actualmente la Luna está a 385 Mm y orbita en 28 días, pero aunque muy despacio, la Luna sigue alejándose 3’8 cm cada año y frenando su órbita en 1 segundo cada 60.000 años.
Pero no nos adelantemos tanto y volvamos al momento en que la rotación de la Luna se igualó con su órbita alrededor de la Tierra.
La Solidificación de la Luna
Cuando la rotación de la Luna se igualó con la duración de su órbita comenzó a mostrarnos, siempre, la misma cara.
Dejó de haber mareas en la Luna y al no estar sometida a ese proceso se dejaron de producir corrientes del magma que generaran calor por lo que la Luna comenzó a enfriarse y sus estratos metálicos y minerales a solidificarse.
De haber estado en una situación en la que no fuera influida por ninguna fuerza externa, la Luna y sus estratos internos se hubieran solidificado en capas concéntricas, algo achatadas por la Fuerza Centrífuga de su rotación, que aún sería de unos seis o siete días.
Pero la Luna estaba en una pendiente gravitacional inclinada hacia la Tierra, y los estratos internos experimentaron la fuerza desigual de la atracción terrestre haciendo que las masas más densas e interiores de la Luna flotaran en los estratos menos densos y exteriores acercándose a la Tierra.
El Efímero Campo Magnético de la Luna
No debemos pensar que esto sólo ocurrió cuando la rotación de la Tierra se detuvo. Ocurrió desde su origen, a partir del momento en que el núcleo de la Luna se hizo más denso que su corteza.
Lo mismo que la gravedad terrestre elevaba la superficie de la Luna hacia ella, también atraía con más intensidad al núcleo más denso haciendo que flotara dentro del Manto hacia la Tierra. Y al estar la Luna en rotación, el núcleo intentaba desplazarse hacia la Tierra, lo que hacía que el núcleo rodara por el interior del manto lunar.
Ese rodamiento no sería muy acusado ya que, al estar rotando la Luna aún muy rápido, el núcleo no tendría tiempo a desplazarse más que uno o dos metros antes de experimentar la fuerza en otra dirección. No es una distancia grande, pero imponía un empuje al magma que formaba el manto de la Luna produciendo corrientes magmáticas muy intensas, que generaban más calor y que también participaban en la elevación de las mareas de la superficie y en el consiguiente frenado de su rotación.
Y las fuertes corrientes del magma, empujadas por el núcleo rodante, generaron un intenso Campo Magnético.
En esa época, en los primeros Millones de años tras su formación, la Luna tuvo un Campo Magnético igual, o quizás más intenso que el de la Tierra.
Conforme la rotación de la Luna se fue frenando, el rodaje del núcleo fue ganando en amplitud, alejándose del centro de gravedad varios metros, decenas y centenas de metros, cada vez más conforme la rotación lunar iba siendo cada vez más lenta.
Varios millones de años después de su origen, cuando la rotación de la Luna se igualó con su órbita alrededor de la Tierra, el núcleo se asentó por fin, no justo en el centro de la Luna, sino a varios Km en dirección a la Tierra, allí donde estaba en equilibrio gravitatorio entre la tendencia a caer hacia el centro y hacia la Tierra. Al cesar las corrientes del Magma, el Campo Magnético de la Luna desapareció.
Todos los estratos del interior de la Luna quedaron en equilibrio gravitatorio, y el centro de gravedad de cada uno de ellos desplazado, más los interiores que los exteriores, en dirección a la Tierra.
El estrato más ligero y exterior, la corteza, quedó con un grosor de 25 Km por la parte más cercana a la Tierra y de 60 Km por la parte opuesta.
El Centro de Gravedad del Núcleo probablemente estará desplazado varios Km del centro de la Luna hacia la Tierra.
El Núcleo Rodante de la Tierra
Igual que la atracción de la Tierra hacía que el Núcleo de la Luna rodase por el interior del Manto Lunar, también la atracción de la Luna provocó los mismos efectos en la Tierra.
Siendo la Luna mucho menos masiva, el Núcleo de la Tierra no llegaba a desviarse tanto, pero sí lo suficiente como para impulsar las corrientes del Magma y generar un Campo Magnético.
El hecho de que el Núcleo ruede por dentro del manto es el motivo de un efecto sorprendente: El Núcleo de la Tierra rota Más Rápido que la corteza del planeta. Es algo que se ha podido constatar gracias al análisis de ondas sísmicas y que es mencionado en el documental Rayos X a la Tierra.
Con el tiempo la rotación de la Tierra ha seguido frenando, aunque más lentamente que la Luna. Aún hace 400 Ma la Tierra rotaba en 22 horas. Los años duraban lo mismo, pero contaban más de 400 días.
En la actualidad la Tierra rota en 24 horas y sigue frenando. Muy despacio, quizás alrededor de un segundo cada 100.000 años. Dentro de otros 400 Ma los días de la Tierra durarán algo más de 25 horas. Y si la órbita de la Tierra sigue siendo la misma, los años tendrán 350 días.
El Núcleo de la Tierra sigue y seguirá rodando por dentro del Manto de la Tierra, generando calor que mantenga la Tierra a una temperatura habitable y protegiéndonos de las radiaciones cósmicas y el Viento Solar con el intenso Campo Magnético que gozamos gracias a la Luna.
El Campo Magnético de Júpiter
Los planetas Gigantes Gaseosos, como Júpiter, también tienen un intenso campo magnético, pero éste no es causado por el núcleo al rodar por el interior del manto ya que no hay en su entorno ninguna luna lo bastante grande para hacerlo.
La luna más grande de Júpiter, Ganímedes, tiene una masa de menos de una diezmilésima del planeta (1/12.500). Y orbita a unos 1.000 Mm de distancia. Su influencia gravitatoria sobre Júpiter o su núcleo sólido es insignificante.
Pero Júpiter está rodeado de una densa atmósfera de miles de Km de profundidad, y a 15.000 Km bajo ella se encuentra un océano de Hidrógeno Líquido con propiedades metálicas y magnéticas.
El calor interno de Júpiter, producido por los elementos radiactivos del núcleo, unas 100 veces más abundantes que en la Tierra, calienta el planeta de abajo hacia arriba, provocando corrientes de convección a través de las capas interiores hasta la superficie. Y la rápida rotación de Júpiter provoca un intenso Efecto Coriolis y hace que estas corrientes formen inmensos remolinos, ríos de hidrógeno más anchos y profundos que la Tierra, que generan el intenso Campo Magnético de Júpiter.
El Campo Magnético de Marte
Marte no tiene Campo Magnético. No puede.
Al ser un planeta rocoso no tiene una densa atmósfera sobre un océano de Hidrógeno líquido con propiedades metálicas. Al ser más pequeño que la Tierra, los elementos radiactivos de su núcleo han reducido su capacidad para generar calor y mantener el núcleo fundido. Al no disponer de una luna lo bastante masiva, su núcleo no rueda por el interior del manto, no produce calor ni corrientes que generen un campo magnético.
Aunque Marte tuvo un origen similar al de la Tierra y tuvo océanos, atmósfera y, durante varios millones de años una temperatura agradable, la falta de campo magnético hizo que su atmósfera fuera bombardeada por las radiaciones cósmicas y el viento solar, arrancando poco a poco sus gases, disminuyendo su presión atmosférica y haciendo que los océanos se evaporaran y sus moléculas fueran arrastradas hacia el exterior del Sistema Solar.
Es posible que durante los varios cientos de Millones de años en los que Marte tuvo océanos pudieran aparecer moléculas orgánicas, tal vez organismos unicelulares, pero no tuvo tiempo de formar organismos más complejos, pluricelulares, probablemente ni siquiera células eucariotas, antes de que los océanos, por fin, desaparecieran.
Aún queda agua en el subsuelo de Marte y es posible que en ella aún queden virus y bacterias que hayan conseguido adaptarse a ese entorno hostil. Esperemos que las próximas sondas que enviemos a Marte puedan descubrirlas.
Los Otros Campos Magnéticos
Cualquier Gigante Gaseoso que esté rotando tendrá Campo Magnético. También las estrellas.
Y las lunas que tengan un tamaño suficiente para tener un núcleo más denso que su manto y orbiten alrededor de un planeta, siempre que la duración de su rotación sea distinta a la de su órbita.
En cuanto a los planetas, sólo los que orbiten muy cerca de su sol o los que tengan una luna lo bastante grande y cercana para que las mareas hagan rodar su núcleo en el interior del manto.
UNA y sólo una. Si tuviera dos o más lunas la gravedad de cada una de ellas dispersaría en dos direcciones distintas la fuerza de las mareas y el rodaje del núcleo, con lo que los campos magnéticos que se generasen serían irregulares e insuficientes para proteger al planeta de las radiaciones cósmicas y el viento solar.
Nosotros tenemos la enorme suerte de vivir en un planeta que tiene una única Luna, con una masa de 1/81 de la masa terrestre y a una distancia de 385 Mm, lo bastante cerca como para producir mareas en la superficie y hacer que el núcleo de la Tierra ruede a través del manto generando las corrientes magmáticas que producen el Campo Magnético terrestre que nos protege de las radiaciones cósmicas y solares y que hace posible nuestra existencia.
El Origen de las Mareas de La Tierra
La rotación de la Tierra, antes del choque, la ignoramos. Probablemente sería bastante lenta y su eje de rotación sería casi perpendicular al plano de la eclíptica, pero el choque del planeta que dio origen a la Luna hizo que la Tierra rotara a muy alta velocidad, dando una vuelta completa en seis horas, y con el eje de rotación inclinado entre 20 y 25 grados respecto al plano de la eclíptica.
La Luna original era muy distinta a la que vemos hoy en día. En primer lugar, se encontraba fundida en una masa de magma incandescente a menos de 30.000 Km de distancia de la superficie terrestre, quince veces menos que su distancia actual. Esta órbita haría que la Luna diese una vuelta a la Tierra en unas 20 horas aproximadamente. Como la Tierra daba una vuelta en solo seis horas, desde la superficie veríamos el Sol salir por el horizonte y en sólo una hora y media llegar a su cenit para luego descender en otra hora y media hasta el horizonte oeste, ocultarse y permanecer oculto durante una noche que sólo duraría tres horas.
Pero la Luna, girando al mismo tiempo a nuestro alrededor, iría más lenta, tardando algo más de tres horas en llegar del horizonte hasta el cenit, el mismo tiempo en ocultarse y permanecer unas seis horas oculta antes de volver a asomar por el horizonte Este.
Además, aunque el Sol se vería prácticamente del mismo tamaño que en la actualidad, eso sí, un 30% más débil, la Luna en cambio se vería con un diámetro 15 veces mayor, ocupando en el cielo un tamaño que sería 200 veces más grande que en la época actual.
Su fuerza gravitatoria afectó a la Tierra provocando un efecto marea que hacía que la Tierra se abombara bajo la poderosa atracción lunar. En una Tierra que se encontraba fundida en su mayor parte, el magma que constituía la superficie no encontraba dificultades para provocar una gigantesca marea de varios kilómetros de altura.
El efecto marea se manifestaba con mayor intensidad justo bajo la Luna, pero como la Tierra estaba girando tan rápido, cuando la atracción lunar empezaba a decaer la marea aún se encontraba en su punto más alto, y eso hacía que el abombamiento estuviera situado por delante de la posición de la Luna.
Hay aquí una aparente paradoja: ¿Cómo puede estar el abultamiento de la marea terrestre por delante de la posición de la Luna?.
Veamos: Si la Tierra y la Luna estuviesen ambas detenidas, el abultamiento de la marea estaría justo bajo la vertical de la Luna.
Si la Tierra estuviese quieta respecto al universo y la Luna girando a su alrededor, el abultamiento de la Tierra estaría por detrás de la posición de la Luna.
Pero como la Tierra gira más rápida que la Luna, es la Tierra la que arrastra ese abultamiento y eso hace que el abultamiento acabe estando por delante de la vertical y del movimiento de la Luna.
Esto hizo que la atracción entre la Tierra y la Luna no estuviese dirigida exactamente por el eje que unía el centro de ambos cuerpos, sino ligeramente hacia el abombamiento, lo que provocó dos efectos contrapuestos: Por un lado, la mitad de la Tierra donde se encontraba el abombamiento sufría una atracción mayor que la opuesta, y eso hacía que la Tierra fuera frenando su rotación.
Por otro lado, la Luna no era atraída justo hacia el centro de la Tierra, sino ligeramente hacia su abombamiento, que se encontraba desplazado, lo que hacía que la órbita de la luna fuese acelerada, y, al acelerar, tendía a ocupar una órbita más alejada de la Tierra, es decir, se iba alejando.
Otra aparente paradoja: El efecto del abultamiento en la Luna es acelerarla, sin embargo, al hacerlo la Luna tiende a alejarse de la Tierra.
Alejarse de la Tierra es como subir por una cuesta, lo que hace que la Luna de nuevo se vea frenada y cuando de nuevo recupera su movimiento horizontal respecto a la Tierra resulta que ha perdido más velocidad de la que tenía originalmente.
Como resultado la Luna acaba a más distancia de la Tierra, pero habiendo perdido velocidad lineal y tardando ahora más tiempo en cada revolución. De ahí la aparente paradoja, aunque la marea terrestre tiende a acelerar la Luna, el resultado final es que la Luna acaba orbitando más lejos y más despacio.
La mecánica orbital es así de complicada.
Tanto el efecto de frenado de la Tierra como la aceleración y alejamiento lunar eran muy débiles, pero sí suficientes como para reducir sustancialmente su rotación en el transcurso de unos mil millones de años, al mismo tiempo que la Luna se alejaba alargando la duración de la traslación lunar.
Incluso sólo hace 400 millones de años, el día de la Tierra aún duraba sólo 22 horas, pero el año duraba prácticamente lo mismo que hoy en día, de ahí que se pudiesen contar más de cuatrocientos días al año.
Para que este fenómeno se produzca en su máxima intensidad hace falta que la corteza terrestre sea fluida o contenga alguna masa fluida que responda a la fuerza gravitatoria lunar. Mientras la corteza terrestre estaba fundida la marea del manto tuvo una altitud de varios kilómetros, pero conforme se iba enfriando y haciendo menos fluida la marea solo alcanzaría unos cientos de metros hasta que, una vez solidificada completamente la corteza terrestre, el efecto marea apenas produciría una elevación de unos metros o centímetros, haciendo que el efecto frenado fuera muy reducido.
El efecto marea se manifestaría entonces sólo en el manto, por debajo de la corteza, y esto haría que el manto se abombara empujando desde abajo la corteza sólida que, en aquella época apenas tendría unas decenas o centenas de metros de espesor, provocando continuas grietas, rupturas y terremotos en la plataforma continental. Conforme la corteza fue adquiriendo grosor, el abombamiento de la misma sería cada vez menor hasta ser de solo unos centímetros, pero no por la atracción lunar, sino por la presión del manto que sigue siendo afectado por ella.
Hoy en día el efecto marea, aunque de una intensidad dos mil veces menor, se sigue manifestando en el manto empujando desde abajo la rígida corteza terrestre y eso hará que en ocasiones la corteza ceda en los puntos más débiles, los bordes de las placas continentales, provocando terremotos que serán más probables en los momentos en que la Luna esté en su perigeo, la distancia más cercana a la Tierra, y aún más probables si el perigeo se produce en un momento en que la Luna esté alineada con el Sol, pues en esos momentos es cuando la marea del manto terrestre presionará con más intensidad a la corteza terrestre.
La solidificación de la corteza terrestre hizo que el efecto de frenado fuera menor, a pesar de encontrarse aún la Luna mucho más cerca de la Tierra que hoy en día, pero cuando esto ocurrió también se formaron los océanos, y a partir de ese momento fueron éstos los que experimentaron una elevación de las mareas que, en la época de su formación alcanzaría alturas de varios kilómetros.
Siendo el agua mucho más fluida que el magma, la capacidad de elevación de las mareas oceánicas podría haber sido mucho mayor que las que se producían en el magma, pero éste contaba con una ventaja: No tenía fondo, de ahí que el efecto marea del magma alcanzara una altitud extraordinaria que fácilmente podía alcanzar los ocho o diez kilómetros de altura.
Sin embargo los océanos constituían una fina película de agua sobre una corteza sólida. La elevación de la marea tenía que atraer ingentes cantidades de agua desde los puntos de la Tierra más alejados de la Luna provocando corrientes marinas de extrema velocidad que arrastrarían rocas y pulirían el fondo oceánico al tiempo que servirían de límite a la altitud de las mareas. Aún así, las mareas oceánicas de aquella época podían alcanzar entre dos y tres kilómetros de altitud, constituyéndose en una ola gigantesca que azotaba las costas de los primeros continentes invadiéndolos a velocidades supersónicas hasta cientos de kilómetros tierra adentro.
Ya en épocas más recientes, durante las grandes glaciaciones, cuando un porcentaje importante de las masas marinas estaban congeladas, el nivel de los océanos era bastante menor, y por consiguiente era menos masa la que contribuía al efecto de frenado, pero cuando pasaban los períodos glaciales y el nivel de los mares llegaba a su nivel actual, el efecto frenado de los océanos volvía a adquirir su mayor fuerza.
Por último, no debemos ignorar que este mismo efecto marea también se manifestaba en la atmósfera, que también experimentaría un abultamiento extraordinario bajo la vertical de la Luna que generaría vientos huracanados con velocidades superiores a los mil Km/h que barrerían toda la superficie de la Tierra. No obstante, la masa de la atmósfera terrestre era muy pequeña y el efecto de frenado sería casi insignificante, pero la erosión producida por el viento y las partículas de granito arrancadas de los primeros continentes, al golpear las rocas las pulieron haciendo que las rocas adquirieran formas redondeadas y pulimentadas. En los siguientes miles de millones de años la Tierra se ha seguido frenando y la Luna alejando, unas veces con más intensidad, otras veces con menos, pero mucho más rápido en los primeros Ga que en los siguientes ya que, conforme la Luna se alejaba, las mareas se reducían en una proporción inversa del cubo de la distancia. Es decir, al alejarse la luna al doble de la distancia, las mareas se reducirían a la octava parte, y al multiplicar su distancia por diez la altura de las mareas se dividiría por mil.
