Luna: un antico impatto legato alle differenze tra i due lati

La faccia che la Luna mostra alla Terra sembra molto diversa da quella che il nostro satellite presenta sul lato opposto. Il lato più vicino è dominato da ampi avvallamenti, i vasti resti di colore scuro di antiche colate laviche. Il lato opposto, pieno di crateri, d’altra parte, è praticamente privo di grandi avvallamenti ed è enormemente butterato di crateri da impatto. Perché le due facce della Luna siano così diverse è uno dei misteri più duraturi del nostro satellite.

Ora, però, sembra che i ricercatori abbiano trovato una nuova spiegazione per questa asimmetria e fa riferimento a un gigantesco impatto avvenuto miliardi di anni fa vicino al polo sud della Luna.

Un nuovo studio pubblicato sulla rivista Science Advances mostra che l’impatto che ha formato il gigantesco bacino lunare del Polo Sud-Aitken (SPA) avrebbe creato con la sua pressione un enorme pennacchio di calore che si sarebbe propagato attraverso l’interno della Luna. Quel forte calore avrebbe portato alcuni materiali – una serie di terre rare e di elementi che producono calore – sul lato vicino della Luna. Quella concentrazione di elementi avrebbe contribuito al vulcanismo che ha creato le pianure vulcaniche.

Luna Nearside e Farside

Il lato più vicino della Luna (a sinistra) è dominato da vasti depositi vulcanici, mentre il lato più lontano (a destra) ne ha molti meno). Perché le due parti siano così diverse è un mistero. Credito: Brown University

Sappiamo che grandi impatti come quello che ha formato SPA possono generare molto calore“, ha affermato Matt Jones, candidato a un dottorato di ricerca alla Brown University e autore principale dello studio. “La domanda è come quel calore abbia influenzato le dinamiche interne della Luna. Quello che mostriamo è che in qualsiasi condizione plausibile nel momento in cui si è formata la SPA, la spinta dell’impatto abbia concentrato una quantità di elementi radioattivi che producono calore verso il lato vicino. Ci aspettiamo che ciò abbia contribuito allo scioglimento del mantello che ha prodotto i flussi di lava che vediamo in superficie”.

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Lo studio è nato dalla collaborazione tra Jones e il suo consulente Alexander Evans, un assistente professore alla Brown, insieme ai ricercatori della Purdue University, del Lunar and Planetary Science Laboratory in Arizona, della Stanford University e del Jet Propulsion Laboratory della NASA .

Convezione guidata dall'impatto lunare etichettata

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Un nuovo studio rivela che un’antica collisione al polo sud della Luna ha cambiato i modelli di convezione nel mantello lunare, concentrando una serie di elementi che producono calore sul lato vicino. Questi elementi hanno giocato un ruolo nella creazione delle vaste pianure lunari visibili dalla Terra. Credito: Matt Jones

Le differenze tra i lati vicino e lontano della Luna furono rivelate per la prima volta negli anni ’60 dalle missioni sovietiche Luna e dal programma statunitense Apollo. Sebbene le differenze nei depositi vulcanici siano evidenti, le future missioni potrebbero rivelare anche differenze nella composizione geochimica. Il lato vicino ospita un’anomalia compositiva nota come Procellarum KREEP terrane (PKT), una concentrazione di potassio (K), elementi di terre rare (REE), fosforo (P), insieme a elementi che producono calore come il torio. Il KREEP sembra essere concentrato dentro e intorno a Oceanus Procellarum, la più grande delle pianure vulcaniche vicine, ma è sparso anche altrove sulla faccia vicina della Luna.

Alcuni scienziati hanno sospettato una connessione tra il PKT e i flussi di lava del lato vicino, ma la domanda sul perché quella suite di elementi fosse concentrata sul lato vicino è rimasta. Questo nuovo studio fornisce una spiegazione collegata alla formazione del bacino del Polo Sud-Aitken, il secondo cratere da impatto più grande conosciuto nel sistema solare.

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Per lo studio, i ricercatori hanno condotto simulazioni al computer di come il calore generato da un impatto gigante possa avere alterato i modelli di convezione all’interno della Luna e come ciò potrebbe ridistribuire il materiale KREEP nel mantello lunare. Si pensa che il KREEP rappresenti l’ultima parte del mantello a solidificarsi dopo la formazione della Luna. In quanto tale, probabilmente ha formato lo strato più esterno del mantello, appena sotto la crosta lunare. I modelli dell’interno lunare suggeriscono che avrebbe dovuto essere distribuito più o meno uniformemente sotto la superficie. Ma questo nuovo modello mostra che la distribuzione uniforme è stata alterata dal pennacchio di calore generato dall’impatto che ha formato SPA.

Secondo il modello, il materiale KREEP avrebbe cavalcato l’ondata di calore emanata dalla zona di impatto della SPA come un surfista. Quando il flusso di calore si è diffuso sotto la crosta lunare, quel materiale è stato infine trasportato in massa nella parte più vicina. Il team ha eseguito simulazioni per una serie di diversi scenari di impatto, da un colpo diretto a un colpo di striscio. Mentre ciascuno produceva modelli di calore diversi e mobilitava KREEP a vari livelli, tutti creavano concentrazioni di KREEP sul lato vicino, coerenti con l’anomalia PKT.

I ricercatori affermano che il lavoro fornisce una spiegazione credibile per uno dei misteri più duraturi della Luna.

Come si è formato il PKT è probabilmente la questione aperta più significativa nella geologia lunare“, ha detto Jones. “E l’impatto tra Polo Sud e Aitken è uno degli eventi più significativi della storia lunare. Questo lavoro unisce queste due cose e penso che i nostri risultati siano davvero entusiasmanti”.

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Riferimento: “A South Pole-Aitken impact origin of the lunar compositional asymmetry” di Matt J. Jones, Alexander J. Evans, Brandon C. Johnson, Matthew B. Weller, Jeffrey C. Andrews-Hanna, Sonia M. Tikoo e James T. Kean, 8 aprile 2022, Science Advances .
DOI: 10.1126/sciadv.abm8475

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