Analizzando minuscoli cristalli lunari, raccolti durante la missione Apollo 17 nel 1972, gli scienziati hanno rivisto l’età stimata della Luna, precedentemente calcolata in 4,425 miliardi di anni. La nuova analisi indica che ha circa 4,46 miliardi di anni, il che la rende 40 milioni di anni più vecchia rispetto alle stime precedenti.
Guidato da ricercatori del Field Museum e dell’Università di Glasgow, lo studio è stato reso possibile dall’impianto di tomografia con sonda atomica della Northwestern University, che ha “individuato” l’età del cristallo più antico nel campione. Rivelando l’età di questi cristalli di zircone – trovati nascosti nella polvere raccolta dalla Luna – i ricercatori sono stati in grado di ricostruire la sequenza temporale della formazione del nostro satellite.
Evoluzione tecnologica negli studi spaziali
“Questo studio è una testimonianza dell’immenso progresso tecnologico che abbiamo fatto dal 1972, quando l’ultima missione lunare con equipaggio è tornata sulla Terra”, ha affermato Dieter Isheim della Northwestern, coautore dello studio. “Questi campioni furono portati sulla Terra mezzo secolo fa, ma solo oggi disponiamo degli strumenti necessari per eseguire la microanalisi al livello richiesto, compresa la tomografia con sonda atomica”.
L’analisi atomo per atomo ha permesso ai ricercatori di contare quanti atomi nei cristalli di zircone hanno subito un decadimento radioattivo. Quando un atomo subisce un decadimento, perde protoni e neutroni per trasformarsi in diversi elementi. L’uranio, ad esempio, decade in piombo. Poiché gli scienziati hanno stabilito quanto tempo occorre affinché questo processo si svolga, possono valutare l’età di un campione osservando la proporzione di atomi di uranio e piombo.
“La datazione radiometrica funziona un po’ come una clessidra”, ha dichiarato Philipp Heck del Field Museum, autore senior dello studio. “In una clessidra la sabbia scorre da un bulbo di vetro all’altro, con il passare del tempo indicato dall’accumulo di sabbia nel bulbo inferiore. La datazione radiometrica funziona in modo simile contando il numero di atomi genitori e il numero di atomi figli in cui si sono trasformati. Il passare del tempo può quindi essere calcolato perché il tasso di trasformazione è noto”.
Isheim è un professore associato di ricerca di scienza e ingegneria dei materiali presso la McCormick School of Engineering della Northwestern e direttore del Center for Atom-Probe Tomography (NUCAPT) della Northwestern. Anche David Seidman, professore emerito di scienza e ingegneria dei materiali presso McCormick e direttore fondatore di NUCAPT, Walter P. Murphy, è stato coautore dello studio. Diamine è il curatore Robert A. Pritzker per i meteoriti e gli studi polari del Field Museum, direttore senior del Negaunee Interactive Research Center e professore all’Università di Chicago. Jennika Greer, professoressa associata di ricerca presso l’Università di Glasgow, è l’autrice principale dello studio.
Gli anni formativi della Luna
Più di 4 miliardi di anni fa, quando il sistema solare era ancora giovane e la Terra era ancora in crescita, un oggetto gigante delle dimensioni di Marte si schiantò sulla Terra. Un pezzo colossale si staccò dalla Terra per formare la Luna, e l’energia dell’impatto sciolse la roccia che alla fine divenne la superficie lunare.
“Quando la superficie era fusa in quel modo, i cristalli di zircone non potevano formarsi e sopravvivere”, ha detto Heck. “Quindi, tutti i cristalli sulla superficie della Luna devono essersi formati dopo che questo oceano di magma lunare si è raffreddato. Altrimenti si sarebbero sciolti e le loro firme chimiche sarebbero state cancellate”.
Poiché i cristalli devono essersi formati dopo il raffreddamento dell’oceano di magma, la determinazione dell’età dei cristalli di zircone rivelerebbe l’età minima possibile della Luna. Ma, per individuare l’età massima possibile, i ricercatori si sono rivolti agli strumenti di tomografia a sonda atomica della Northwestern.
“Nella tomografia con sonda atomica, abbiamo iniziato affilando un pezzo del campione lunare fino a ottenere una punta molto affilata, utilizzando un microscopio a fascio ionico focalizzato, quasi come un temperamatite molto sofisticato”, ha detto Greer. “Quindi, abbiamo utilizzato i laser UV per far evaporare gli atomi dalla superficie di quella punta. Gli atomi viaggiano attraverso uno spettrometro di massa e la velocità con cui si muovono ci ha indicato quanto sono pesanti, il che a sua volta ci ha rivelato di cosa sono fatti”.
Dopo aver determinato i materiali nel campione ed eseguito la datazione radiometrica, i ricercatori hanno concluso che i cristalli più antichi hanno circa 4,46 miliardi di anni. Ciò significa che la Luna deve avere circa questa età.
“È importante sapere quando si è formata la Luna”, ha affermato Heck. “La Luna è un partner importante nel nostro sistema planetario. Stabilizza l’asse di rotazione della Terra. E’ il motivo per cui in un giorno ci sono 24 ore. E’ il motivo per cui abbiamo le maree. Senza la Luna, la vita sulla Terra sarebbe diversa. È una parte del nostro sistema naturale che vogliamo comprendere meglio e il nostro studio fornisce un piccolo pezzo del puzzle nell’intero quadro”, ha concluso.
