La Luna è nata da un frammento della Terra dopo un violento impatto. Lo studio di 2 ricercatori

Com’è nata la luna

Com’è nata la luna? – La Luna è l’unico satellite naturale della Terra. Il suo nome proprio viene talvolta utilizzato, per estensione e con l’iniziale minuscola (una luna), come sinonimo di “satellite naturale” anche per i satelliti di altri pianeti. Orbita ad una distanza di circa 384.400 km dalla Terra, abbastanza vicina da renderla visibile ad occhio nudo e da distinguerne alcuni rilievi sulla superficie.

Ma la Luna è figlia della Terra? E’ nata prima Madre-Terra o la Madre della Luna? Ovvero: la Luna è figlia di Terra o di Theia. Cosa sia la Luna è in realtà la vera domanda, a cui non riusciamo a dare una risposta.

Perché “the dark side of the moon è proprio… the moon: la sua genesi, la sua storia. La nostra storia. Ci abbiamo messo piede, ma non sappiamo bene cosa abbiamo calpestato. Tante teorie, dalle missioni Apollo in poi, che però, grazie alle nuove tecnologie, stringono sempre di più il campo.

artists_concept_of_collision_at_hd_172555Cosa sia la Luna è in realtà la vera domanda, a cui non riusciamo a dare una risposta.
La versione tendente all’ufficiale, per ora, è questa: più di 4 miliardi e mezzo di anni fa, Theia, un corpo celeste grande più o meno come Marte, si scontrò con la Terra producendo una quantità enorme di detriti.

Questi, orbitando intorno al nostro pianeta si fusero portando alla nascita della Luna.

Ma la comunità scientifica è ancora divisa sulla natura di questa collisione: c’è chi dice che l’energia provocata dallo scontro fu relativamente bassa, mentre molti sostengono che l’urto fu così violento da sbriciolare gran parte della proto-Terra.

La seconda ipotesi trova conferma nello studio pubblicato su Nature, a cura di Kun Wang dell’Università di Washington e Stein B. Jacobsen dell’Università di Harvard (Potassium isotopic evidence for a high-energy giant impact origin of the Moon). Vediamo in che modo.


L’esplosione che ha formato la Luna

I due ricercatori hanno esaminato 7 campioni lunari provenienti da diverse missioni, confrontandoli con 8 rocce terrestri rappresentative del mantello del nostro pianeta. Dalle loro osservazioni è emersa una particolare concentrazione di potassio-41, l’isotopo più pesante del potassio.

Grazie a questi esperimenti, i ricercatori hanno potuto chiarire le differenze tra Terra e Luna ipotizzando due diversi scenari per la formazione del satellite.


https://youtu.be/nxbxoUDXscg


Secondo il primo modello, un impatto non particolarmente violento ha portato alla creazione di un’atmosfera di silicato intorno alla proto-Terra e alla Luna, mentre la seconda ipotesi prevede un impatto molto più violento che con l’urto ha vaporizzato la maggior parte della proto-Terra, formando un enorme disco di fluidi la cui cristallizzazione ha poi portato alla formazione della Luna.

Secondo Wang “i nostri risultati forniscono la prova concreta che l’impatto abbia realmente e in gran parte vaporizzato la Terra“.

E mentre i potenzi mezzi della scienza terrestre scoprono ogni giorno migliaia di nuovi corpi celesti, nascosti negli anfratti dello spazio, piccoli pianeti gemelli del nostro, ce n’è uno lì nel cielo: sempre lì, visibile ad occhio nudo. Lo vediamo, l’abbiamo toccato. Ma non sappiamo, ancora, davvero, chi sia, la Luna.


foto-luna

Le due principali ipotesi sulla formazione lunare. In alto la formazione di un’atmosfera di silicati a seguito di un impatto poco violento; in basso la formazione di un’atmosfera più ‘mista’ a seguito di un violentissimo scontro. Crediti: Kun Wang


E dal mantello terrestre nacque la Luna

MEDIA INAF – Dopo anni di ipotesi e modelli di ogni tipo, si è deciso allora di cambiare strada: provare a verificare se la Luna non sia, in realtà, più simile alla Terra che all’oggetto impattatore che ha dato il via alla sua formazione.

Un modello risalente al 2007 ha aggiunto all’ipotesi dell’impatto la creazione attorno alla Terra di un’atmosfera composta da vapore di silicato che avrebbe permesso tra la Terra e il disco attorno al protopianeta lo scambio di materiale che poi si è condensato formando la Luna che conosciamo oggi.

I ricercatori che hanno avanzato questa proposta, secondo Wang, “partono ancora da un impatto a bassa energia, come il modello originale“.


https://youtu.be/Rj2qTpb3kx8


Wang ha precisato che, partendo da questa ipotesi, lo scambio di materiale è comunque un processo che richiede molto tempo: il cocktail che ha formato la Luna deve essere avvenuto in un lasso di tempo più breve, perché altrimenti il materiale sarebbe ricaduto sulla Terra ancora in formazione.

Per questo nel 2015 i geochimici sono tornati all’ipotesi dell’impatto estremamente violento, tanto da fondere insieme l’impattatore e il mantello della Terra. Da questo mix sarebbe nata un’atmosfera formata dal denso materiale evaporato dal mantello terrestre che si sarebbe espansa nello spazio su un’area grande 500 volte la Terra.

La Luna sarebbe nata proprio all’interno di questa densa atmosfera durante il suo raffreddamento.

Il modello in questione potrebbe spiegare perché la Luna e la Terra presentino abbondanze identiche dei tre isotopi stabili dell’ossigeno che troviamo sul nostro pianeta. Dopo l’impatto il mantello della Terra era un insieme di fluidi supercritici, cioè senza legami liquido/gas.

Cosa sono? Si tratta di un tipo particolare di materiale che passa attraverso oggetti solidi come il gas, ma che allo stesso tempo dissolve altri materiali come un liquido.

L’analisi approfondita degli isotopi del potassio da campioni di roccia lunare e terrestre ha portato ai recenti risultati. Il potassio ha tre isotopi stabili, solo due dei quali – però – sono talmente abbondanti da permetterne l’analisi isotopica.

Wang e Jacobsen hanno esaminato sette campioni di rocce lunari, riportati sulla Terra durante diverse missioni sulla Luna, e li hanno messi a paragone con otto campioni di roccia terrestre (in rappresentanza del mantello del nostro pianeta).

Cosa hanno scoperto? Le rocce lunari contengono per circa 0,4 parti su mille l’isotopo più pesante del potassio, cioè il potassio-41. Secondo Wang, l’unico processo ad alta temperatura che abbia potuto separare gli isotopi di potassio in questo modo deve essere stata la condensazione incompleta del potassio nel fase di vaporizzazione.

Secondo i due ricercatori, inoltre, la fase di condensazione della Luna è avvenuta a una pressione superiore a 10 bar, vale a dire 10 volte la pressione atmosferica a livello del mare sulla Terra. Aver scoperto che, ad arricchire le rocce lunari, è l’isotopo più pesante del potassio escluderebbe il modello del 2007 dell’atmosfera di silicato.

Al contrario, gli esperti ritengono più convincente il secondo scenario: materiale proveniente dal mantello terrestre potrebbe essere stato trasferito nello spazio per formare la Luna.