Uno dei tanti quesiti che da tempo gli astronomi si pongono è di risolvere un problema abbastanza rilevante, inerente alla comprensione su come si sono formati i pianeti circa 4,55 miliardi di anni fa. Ma soprattutto se Terra Venere e Luna sono davvero “vittime” di una terribile e veloce collisione che ha conferito l’aspetto attuale.
La ricerca, volta al problem solving, spiega che attualmente si dispone di molta comprensione rispetto ai processi di formazione dei pianeti; la scienza, infatti, ragguaglia che è possibile modellarli al computer risolvendo le varie equazioni coinvolte.
Tuttavia, questi modelli sono buoni solo quanto la matematica e la fisica che li compongono. Se c’è qualche processo coinvolto che non conosciamo, allora i modelli che non lo includono potrebbero benissimo essere sbagliati. Questo è stato vero per decenni, e man mano che gli scienziati imparano di più, i modelli migliorano e la nostra comprensione cresce.
A dare una spiegazione d’insieme è ora un team di scienziati planetari che ha pensato a qualcosa di nuovo che potrebbe essere un effetto importante che finora non è stato incluso in questi modelli.
Il pensiero attuale è che alla fine del processo di formazione dei pianeti, essi crescono scontrandosi con altri grandi oggetti, altri pianeti in formazione. Queste immense collisioni producono un sacco di detriti che esplodono scagliandosi lontano, ma nel frattempo gli oggetti che rimangono sono un po’ più grandi.
Terra Venere e Luna ecco cosa spiega lo studio del team:
La nuova ipotesi è che questo tipo di collisione non è sufficiente, ed è improbabile che sia la fine dell’evento. Gli scienziati hanno esaminato quello che è essenzialmente un mordi e fuggi:
L’oggetto più piccolo (chiamato impattatore) arriva, colpisce quello più grande (il bersaglio) in modo impressionante con un colpo angolare, ma poi la maggior parte di esso prosegue nello spazio. A causa della meccanica orbitale è probabile che torni sulla scena a distanza di tempo e diventi un recidivo, scontrandosi di nuovo con il pianeta.
Tutto ciò può sembrare una sciocchezza, ma può essere molto importante, perché l’impattatore potrebbe non colpire di nuovo il bersaglio originale. Potrebbe scagliarsi su un altro pianeta in crescita, e ciò finisce per spiegare alcune cose sulla Terra Venere e Luna.
I ricercatori hanno eseguito delle simulazioni usando una proto-Terra alla sua attuale distanza dal Sole (150 milioni di km) e un proto-Venere alla sua attuale distanza (circa 105 milioni di km). Hanno poi sbattuto la loro simulazione-Terra con impattatori di varie dimensioni a varie velocità per vedere cosa succede. In un precedente articolo hanno trovato risultati sorprendenti.
Dopo un impatto radente, tra uno e due terzi degli impattatori continuano ad orbitare intorno al Sole per un po’ prima di impattare la Terra una seconda volta. Hanno anche scoperto che di quelli che non tornano indietro, la maggior parte colpisce Venere. Infatti, Venere ha la stessa probabilità di essere il secondo bersaglio rispetto alla Terra.
Studi correlati su Terra Venere e Luna
In un secondo articolo appena pubblicato, guardano a come questo influenzi Venere rispetto alla Terra. Venere è molto simile – per dimensioni e massa – al nostro pianeta, ma ha alcune profonde differenze. Per prima cosa non ha una luna, e per un’altra ruota (gira sul suo asse) molto lentamente, una volta ogni 243 giorni terrestri. In cima a questo gira al contrario.
Questo è stato difficile da spiegare se ci si basa solo sui grandi impatti che formano Venere. Sono state avanzate molte idee (come l’attrito con la sua spessa atmosfera, o le interazioni gravitazionali con il Sole) e alcune fanno un lavoro esaustivo per spiegare queste strane caratteristiche, ma gli autori qui si sono chiesti se questi impatti “mordi e fuggi” potrebbero contribuire.
L’idea è che un impatto proveniente dal sistema solare esterno tende a vedere la Terra per prima e a scontrarsi con essa prima di incontrare Venere. Quindi la Terra agisce come “avanguardia” per Venere, proteggendola dall’impatto iniziale (mentre la Terra stessa non ha un tale pianeta in prima linea). Venere viene poi colpito dai resti di quell’impatto, fondendosi con esso. Queste due collisioni hanno masse, velocità e persino direzioni diverse dell’impatto, il che potrebbe portare alle differenze che vediamo ora tra i due pianeti.
Quest’idea può anche aiutare a spiegare le stranezze che vediamo sulla Luna. Il modello attuale è che qualcosa delle dimensioni di Marte o superiore ha colpito (con riferimento a Theia) la Terra in un angolo, facendo esplodere un sacco di detriti.
Theia e l’influenza di collisione
I detriti sono un mix di strati superiori della Terra e di Theia, mentre il nucleo di Theia è affondato nell’interno della Terra. Questo spiega molto di quello che vediamo sul comportamento della Luna, ma lascia alcuni misteri che sconcertano gli astronomi.
Per esempio, se la crosta e il mantello di Theia hanno formato gran parte della Luna, perché la composizione del mantello terrestre corrisponde a quella della Luna in così tanti modi?
In un altro articolo, gli autori esaminano uno scenario per la formazione lunare. Usano un impatto leggermente più veloce della maggior parte delle altre ricerche, permettendo a Theia di colpire la Terra ma di continuare nella sua orbita intorno al Sole. Dopo alcune centinaia di migliaia fino a un milione di anni, impatta di nuovo la Terra, questa volta più lentamente. Il secondo impatto genera un enorme disco di detriti che ha da due a tre volte la massa attuale della Luna, in generale in qualche angolo selvaggio rispetto all’orbita terrestre.
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In aggiunta: Se la collisione avviene allineata con lo spin della Terra, il materiale interagisce con la gravità terrestre (in particolare attraverso le interazioni di marea) e il disco si riorienta verso il nostro equatore. Ma se la collisione è avvenuta posteriormente (in senso opposto allo spin della Terra) una frazione dei modelli mostra che il disco finisce per rimanere inclinato rispetto all’equatore terrestre, e la Luna eredita questa inclinazione.
La Luna, attualmente, orbita intorno alla Terra con un’inclinazione orbitale significativa, che è stata difficile da spiegare fino ad ora. Due impatti tendono anche a portare ad una migliore miscelazione dei due mondi, che potrebbe poi spiegare perché la composizione della Luna è simile al mantello terrestre.
Altre teorie
Ci sono alcuni problemi. Per esempio, è altrettanto probabile che Theia si scontri con Venere come con la Terra dopo la collisione iniziale con la stessa. Siamo stati solo fortunati?
Inoltre, mentre collisioni come questa non erano esattamente comuni nella tarda formazione della Terra, sembra strano che una collisione precedente o successiva non abbia fatto un “mordi e fuggi” su di noi, scendendo a collidere con Venere e aiutandolo a formare una luna. Ancora fortuna?
Gli scienziati ipotizzano che sia effettivamente più facile per un disco di detriti intorno a Venere cadere verso il pianeta, lasciandosi dietro solo abbastanza materiale per formare una luna più piccola. Nel frattempo, i detriti che ancora cadono potrebbero avere abbastanza velocità per erodere una luna più piccola.
Non è chiaro quanto sia probabile, ma che scenario sarebbe. Una pioggia di detriti da collisione planetaria così fitta e rapida da divorare un’intera luna.
Questa idea è piuttosto interessante, e l’idea che bisogna continuare a guardare questi processi è importante perché ipotizzano tutto quello che vediamo nel sistema solare ora.
