Nuove ricerche sulla formazione della Luna

Theia e la Terra non erano identici e neanche lo sono la Luna e la Terra; ma i risultati ci insegnano anche qualcosa in più su Theia stessa.

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Ci si è chiesto per molto tempo come la Terra abbia ottenuto la sua luna. La teoria dell’impatto gigante, la quale afferma che la Luna si sia formata da una collisione tra la Terra primitiva e un corpo roccioso chiamato Theia, è diventata la prima tra le spiegazioni più attendibili. I dettagli su come ciò sia accaduto, però, non sono chiarissimi e ci sono ancora molte osservazioni che gli scienziati stanno cercando di spiegare.
Un nuovo studio, pubblicato su Nature Geoscience, ha fatto luce su ciò che è realmente accaduto, risolvendo uno dei più grandi misteri che avvolgono la vicenda: perché la Luna ha finito per essere quasi identica alla Terra, piuttosto che a Theia, supponendo che esistesse.
Secondo la gigantesca teoria dell’impatto, Theia era un corpo più o meno grande quanto Marte o comunque leggermente più piccolo, metà del diametro della Terra. Si è schiantato sulla Terra, che al tempo era in via di formazione, circa 4,5 miliardi di anni fa. Questa collisione ha prodotto abbastanza calore per creare gli oceani di magma ed espellere molti detriti in orbita attorno alla Terra, che successivamente si sono aggregati creando la Luna.
La teoria ci spiega il modo e la velocità con cui la Terra e la Luna ruotano l’una attorno all’altra: sono bloccate in modo ordinato, il che significa che la Luna mostra sempre lo stesso lato verso la Terra, mentre ruota attorno ad essa. Questo è il motivo per cui è stato un tale successo quando i cinesi hanno fatto atterrare la loro navicella spaziale Chang’e 4 dall’altra parte della Luna nel 2019: le comunicazioni dirette con quel lato non sono mai possibili dalla Terra.
La Luna e la Terra sono quasi identiche nella composizione. Le differenze sono che la Luna ha meno ferro e meno elementi leggeri come l’idrogeno, necessari per produrre acqua. La teoria dell’impatto gigante spiega il perché: il ferro, un elemento pesante, sarebbe stato trattenuto sulla Terra e il calore prodotto durante l’impatto e l’espulsione nello spazio, avrebbe fatto scaldare gli elementi più leggeri mentre il resto del materiale della Terra e Theia si sarebbe mescolato.
I modelli al computer hanno riprodotto gli eventi che hanno portato alla formazione della Luna. I modelli che meglio si adattano a tutte le osservazioni suggeriscono che la Luna dovrebbe essere composta per circa l’80% dal materiale proveniente da Theia. Quindi perché la Luna ha una composizione sospettosamente simile alla Terra?
Per cominciare, una spiegazione potrebbe essere che Theia e la Terra primordiale devono avere avuto una composizione identica. Ciò sembra improbabile perché ogni corpo planetario documentato nel nostro sistema solare, ha una sua composizione unica, con lievi differenze che riflettono la distanza dal Sole in cui si è formato.
Un’altra spiegazione è che la miscelazione dei due corpi è stata molto più “accurata” del previsto, lasciando una “firma” meno chiara di Theia nella Luna; ma è anche improbabile, in quanto richiederebbe un impatto molto più grande di quello che si è effettivamente verificato.

Andando in profondità

Il nuovo studio risolve questo dilemma dimostrando che la Terra e la Luna non sono simili come si pensava in precedenza. I ricercatori hanno esaminato con estrema precisione la distribuzione degli isotopi dell’elemento ossigeno nelle rocce della Luna, prelevate e consegnate dagli astronauti dell’Apollo. In chimica, il nucleo atomico di qualsiasi elemento è costituito da particelle note come protoni e neutroni; gli isotopi di un elemento hanno lo stesso numero di protoni nel nucleo della versione normale, ma numeri diversi di neutroni. In questo caso, l’isotopo di ossigeno, O-18, che ha otto protoni e dieci neutroni, è leggermente più pesante di quello molto più comune di O-16, con i suoi otto protoni e otto neutroni.
Lo studio mostra che c’è una piccola differenza tra la Terra e la Luna nella loro composizione isotopica dell’ossigeno: i loro profili non sono identici dopo tutto. Inoltre, la differenza aumenta quando si osservano le rocce dal mantello lunare, che è uno strato sotto la superficie o la crosta, con isotopi di ossigeno più leggeri della Terra. Questo è importante perché la crosta sarebbe la parte dove sono finiti i detriti misti, mentre la parte più interna sarebbe composta da più frammenti di Theia.
Quindi Theia e la Terra non erano identici e neanche lo sono la Luna e la Terra; ma i risultati ci insegnano anche qualcosa in più su Theia stessa.
A causa della gravità, ci si possono aspettare un po’ più di isotopi più pesanti vicini al Sole. Rispetto alla Terra, Theia doveva avere più isotopi di ossigeno più leggeri, il che suggerisce che si sarebbe formato più lontano dal Sole che dalla Terra.
Con i risultati di questo studio, la teoria dell’impatto gigante ha superato un altro ostacolo nello spiegare la formazione della nostra Luna.
Fonte: The Conversation

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