Circa 4,5 miliardi di anni fa, un piccolo pianeta si è schiantato contro la Terra, scagliando roccia fusa nello Spazio. Lentamente, i detriti si sono coalizzati, raffreddati e solidificati, formando la nostra Luna. Questo scenario su come essa si sia formata è quello ampiamente condiviso dalla maggior parte degli scienziati.
I dettagli di come esattamente questo sia accaduto sono “più un romanzo d’avventura a scelta”, secondo i ricercatori del Lunar and Planetary Laboratory dell’Università dell’Arizona che hanno pubblicato uno studio su Nature Geoscience. I risultati hanno offerto importanti spunti sull’evoluzione dell’interno lunare e potenzialmente su pianeti come la Terra o Marte
L’origine della Luna
La maggior parte di quello che sappiamo sull’origine della nostro satellite deriva dall’analisi di campioni di roccia raccolti dagli astronauti dell’Apollo più di 50 anni fa, combinati con modelli teorici. I campioni di rocce laviche basaltiche hanno mostrato concentrazioni elevate di titanio.
Successive osservazioni satellitari hanno scoperto che queste rocce vulcaniche ricche di titanio si trovano principalmente sul lato visibile del suolo lunare, ma come e perché siano arrivate lì è rimasto un mistero.
Ribaltamento lunare
Poiché il nostro satellite si è formato velocemente, è stata probabilmente ricoperta da un oceano di magma globale. Man mano che la roccia fusa si è gradualmente raffreddata e solidificata, ha formato il mantello lunare e la sua crosta.
Più in profondità, sotto la superficie, il nostro satellite era completamente fuori equilibrio. I modelli hanno indicato che gli ultimi depositi dell’oceano di magma si sono cristallizzate in minerali densi tra cui l’ ilmenite, un minerale contenente titanio e ferro.
“Poiché questi minerali pesanti sono più densi del mantello sottostante, si è creata un’instabilità gravitazionale e ci si sarebbe aspettato che questo strato sprofondasse più in profondità“, ha spiegato Weigang Liang, che ha guidato la ricerca come parte del suo lavoro di dottorato presso LPL.
“La nostra luna si è letteralmente capovolta”, ha dichiarato il coautore e Professore associato della LPL Jeff Andrews-Hanna: “Ma ci sono state poche prove fisiche per far luce sull’esatta sequenza degli eventi durante questa fase critica della storia lunare, e c’è molto disaccordo nei dettagli su quello che è accaduto”.
Questo materiale è affondato mentre si formava un po’ alla volta, oppure tutto in una volta dopo che il suolo si era completamente solidificati? È affondato globalmente verso l’interno e poi si è sollevato sul lato vicino, oppure è migrato verso il lato vicino e poi è affondato? È affondato in un unico grande blob o in diversi blob più piccoli?
“Senza prove, puoi scegliere il tuo modello preferito. Ogni modello ha profonde implicazioni per l’evoluzione geologica lunare”, ha affermato il co-autore principale Adrien Broquet del Centro aerospaziale tedesco di Berlino, che ha svolto il lavoro durante il suo periodo come ricercatore associato post-dottorato presso LPL.
In uno studio precedente, condotto da Nan Zhang dell’Università di Pechino, che è anche coautrice dell’ultimo articolo, i modelli avevano previsto che il denso strato di materiale ricco di titanio sotto la crosta fosse prima migrato verso il lato più vicino della Luna, probabilmente innescato da un importante impatto sul lato opposto, e poi sprofondato all’interno in una rete di lastre simili a fogli, che precipitano nell’interno lunare quasi come cascate. Quando quel materiale è affondato, ha lasciato dietro di sé un piccolo residuo in uno schema geometrico di corpi lineari intersecanti di materiale denso ricco di titanio sotto la crosta.
“Quando abbiamo visto quelle previsioni del modello, è stato come se una lampadina si fosse accesa“, ha detto Andrews-Hanna: “Perché vediamo lo stesso identico schema quando osserviamo sottili variazioni nel campo gravitazionale, rivelando una rete di materiale denso in agguato sotto la crosta lunare”.
Gli autori hanno scoperto che le tracce di gravità misurate dalla missione GRAIL sono coerenti con le simulazioni dello strato di ilmenite e che il campo di gravità può essere utilizzato per mappare la distribuzione dei resti di ilmenite rimasti dopo l’affondamento della maggior parte dello strato denso.
Conclusioni
“Il nostro lavoro collega i punti tra le prove geofisiche della struttura interna e i modelli computerizzati dell’evoluzione lunare”, ha aggiunto Liang.
“Per la prima volta abbiamo prove fisiche che ci mostrano cosa stava succedendo all’interno della Luna durante questa fase critica della sua evoluzione, ed è davvero interessante“, ha detto Andrews-Hanna: “Si scopre che la storia più antica è scritta sotto la superficie lunare, ed è bastata la giusta combinazione di modelli e dati per capire quella storia”.
“Le vestigia della prima evoluzione lunare sono presenti oggi sotto la crosta, il che è affascinante“, ha detto Broquet: “Le missioni future, ad esempio con una rete sismica, consentirebbero una migliore indagine della geometria di queste strutture”.
Liang ha concluso: “Quando gli astronauti dell’Artemis alla fine atterreranno sulla Luna per iniziare una nuova era di esplorazione umana, avremo una comprensione molto diversa rispetto a quando gli astronauti dell’Apollo vi misero piede per la prima volta”.
