¿La colisión de un asteroide afectaría la órbita de la Luna y qué consecuencias tendría eso para la Tierra?

La masa de la Luna es 7.34 × 10$^{22}$kg. Para que un asteroide tenga un efecto notable, su masa debe estar dentro de ese rango.

• la masa necesaria del asteroide también depende de su velocidad (energía cinética).
• ¿Qué marco de tiempo quieres considerar? En una escala de tiempo de mil millones de años, un pequeño asteroide tendrá efectos medibles: el cambio en la órbita será pequeño, pero a lo largo de millones de órbitas ese cambio se sumará.

Se necesitaría un asteroide muy grande para producir efectos que serían perceptibles a corto plazo. Un asteroide lo suficientemente grande como para afectar la órbita de la Luna rompería grandes trozos de la Luna, lo que resultaría en un bombardeo de meteoritos en la Tierra (ver la novela Seveneves de Neal Stephenson para ver un ejemplo de eso), por lo que tendríamos preocupaciones más inmediatas que su influencia. en las mareas

Una bomba puede desplazar ~100 toneladas de tierra por tonelada de TNT . Entonces, detonar una bomba nuclear de 1 MT desplazaría (de manera optimista, la roca será más difícil de mover que el suelo) 100 MT o 10$^{11}$kg de roca, o una fracción de 10$^{-11}$de la masa de la luna. Además, la mayor parte de esa masa permanecería en la Luna, por lo que la atracción gravitacional total de la Luna seguiría siendo la misma. La explosión ejercería cierto empuje sobre la Luna, por lo que su órbita podría verse alterada. Pero, de nuevo, ese efecto sería minúsculo, según los órdenes de magnitud que estamos considerando aquí.

Lo que le sucedería a la Luna realmente depende de los detalles: un impacto retrógrado reduce la velocidad de la Luna y ensancha su órbita, un impacto progresivo la acelera y aprieta su órbita. Para lograr que la Luna choque con la Tierra, esperaría que se necesitara un asteroide del tamaño de la Luna, o mucha paciencia.

Tal como está, la Luna retrocede lentamente: las mareas roban la energía orbital de la Luna. Pequeños efectos como la detonación de una bomba se verían abrumados por este efecto.

Una órbita más ancha significa mareas más pequeñas.

Por extraño que parezca, ¡un asteroide que no alcance la luna por una pequeña distancia podría desviar la luna en más de una colisión!

Cuando un cuerpo pequeño pasa junto a un cuerpo más grande, su dirección cambia en un 100%, lo que significa que su impulso ha cambiado casi el doble del impulso de caída original. Este impulso debe conservarse, por lo que la luna debe ganar el doble del impulso del asteroide que cae.

Puedes considerarlo como el mismo efecto que si el asteroide estuviera hecho de goma y rebotara en la luna, en comparación con estar hecho de masilla (o roca) y adherirse a ella. La colisión de un asteroide de masilla (o roca) transfiere su impulso, pero pierde energía cinética en forma de deformación, calor, choque. Un asteroide que rebota sin gastar energía en la colisión aporta más energía al movimiento de la luna.

Un estudio realizado en 2016 estimó que el diámetro del impactador que creó Mare Imbrium en la luna era de alrededor de 250 km o 150 millas. Solo hay unos pocos asteroides tan grandes.. El diámetro de la luna es de casi 3500 km, más de 14 veces más grande. Eso es más de 2500 veces el volumen (porque el volumen es proporcional al cubo del diámetro). Los objetos rocosos más grandes tienden a ser más densos, por lo que es razonable pensar que la luna tendría 2500 veces la masa o más. Así que este es un escenario de un asteroide extremadamente fornido (a escala de protoplaneta) golpeando la luna. ¿Qué pasaría con la órbita de la luna? Un poco, pero no tanto. Con el impactador teniendo 1/2500 de la masa, el cambio en la velocidad de la luna sería 1/2500 de la velocidad entrante. (Estoy ignorando la masa del impactador al estimar el momento combinado ya que es muy pequeño). Una estimación plausible de la velocidad del impactador sería de 50 km/s, por lo que el cambio en la velocidad de la luna sería del orden de 50/2500 = 0,02 km/s. Por un lado, eso es bastante impresionante, pero la velocidad orbital de la luna alrededor de la tierra es 50 veces mayor. Si este cálculo al dorso del sobre es correcto, los antiguos habrían notado fácilmente el cambio en la duración del mes, pero creo que el cambio en el radio orbital sería demasiado pequeño para verlo.

Por supuesto, si ese impacto hubiera ocurrido mientras los humanos estaban presentes en lugar de hace miles de millones de años, los humanos de la época habrían notado mucho más sobre la luna que el cambio de la duración del mes.