La Nascita della Luna

16 Lug 2020 La Nascita della Luna

Secondo un nuovo studio pubblicato su Science Advances, la formazione della Luna sarebbe avvenuta in un periodo più recente rispetto a quello previsto dai modelli più accreditati, precisamente 4,425 miliardi di anni fa, circa 140 milioni di anni dopo la nascita del Sistema Solare.

Quattro miliardi e mezzo di anni fa il Sistema Solare era un luogo assai caotico. La Terra stava crescendo in dimensione, raccogliendo materiale dai planetesimi circostanti, formatisi dal disco di gas e polveri attorno al giovane Sole. Quando, infine, la Terra si formò, vaste parti del mantello roccioso erano ancora fuse e formavano un oceano di magma. Fu in quel periodo che si venne a formare la Luna, in seguito alla violenta collissione tra il nostro pianeta e un corpo celeste di dimensione simile a Marte.

In linea di principio, gli scienziati sono concordi su questo processo di nascita del nostro satellite, ma non su alcuni dettagli e sui tempi in cui avvenne. “I risultati della nostra ultima modellazione suggeriscono che la giovane Terra sia stata colpita da un protopianeta circa 140 milioni di anni dopo la nascita del Sistema Solare, avvenuta 4,567 miliardi di anni fa”, spiega Maxime Maurice, tra gli autori dello studio. “In base ai nostri calcoli, questo processo avvenne 4,425 miliardi di anni fa, con un’incertezza di 25 milioni di anni, e fu allora che nacque la Luna”. Le ipotesi di studi precedenti fissavano la formazione della Luna a circa 4,51 miliardi di anni fa, 85 milioni di anni prima rispetto ai calcoli del nuovo modello.

A quel tempo, la Terra si era appena sviluppata come pianeta vero e proprio. Durante questo sviluppo, gli elementi pesanti metallici precipitarono verso il centro, fino a formare un nucleo di ferro e nickel, circondato da uno spesso mantello di silicati. Il mantello roccioso divenne sempre più caldo, a causa di processi di accrescimento di materiale e del decadimento di elementi radioattivi. Questo permise la separazione tra metalli e silicati che avvenne all’interno della Terra nel giro di poche decine di milioni di anni.

A quel punto, la Terra venne colpita dal protopianeta chiamato Theia, provocando l’espulsione di una quantità di materiale dal mantello planetario così imponente da permettere la formazione della Luna. Durante questo impatto, si formò un oceano di magma profondo varie migliaia di chilometri, tanto che oggi non rimangono tracce di Theia. Lo scontro tra i due corpi celesti, con l’enorme energia derivante, causò la vaporizzazione di una vasta quantità di rocce del giovane mantello terrestre. Tali rocce si raccolsero in un anello di polveri attorno alla Terra, prima di riassemblarsi nuovamente a formare un corpo roccioso. “In seguito a questo processo, la Luna si formò in breve tempo, forse nel giro di poche migliaia di anni”, spiega Doris Breuer, tra gli autori dello studio.

Non è facile ricavare una datazione esatta per la nascita della Luna, dal momento che le rocce lunari raccolte dalle varie missioni spaziali non riportano una registrazione diretta dell’età del nostro satellite naturale. I ricercatori del Centro Aerospaziale Tedesco (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; DLR) e dell’Università di Münster hanno ricavato una datazione utilizzando un nuovo metodo indiretto. “I nostri calcoli dimostrano che il processo ebbe luogo molto probabilmente non appena terminò la formazione della Terra”, afferma Sabrina Schwinger, tra gli autori dello studio. Secondo il modello del team, anche sulla Luna neoformata si creò un immenso oceano di magma, profondo oltre un migliaio di chilometri. L’oceano rovente iniziò a solidificarsi rapidamente e si formò una crosta di cristalli leggeri, fluttuanti sulla superficie. Ma al di sotto della crosta isolante, che rallentò l’ulteriore raffreddamento e solidificazione dell’oceano di magma, la Luna rimase pressoché allo stato fuso per lungo tempo. Fino ad oggi, gli scienziati non sono riusciti a determinare quanto tempo impiegò l’oceano di magma a cristallizzarsi completamente, di conseguenza a risalire al periodo esatto di formazione della Luna.

Il team ha utilizzato un nuovo modello a computer, che tiene conto per la prima volta dei processi complessivi coinvolti nella solidificazione del magma. “I risultati dimostrano che l’oceano di magma della Luna ebbe lunga vita e ci vollero almeno 200 milioni di anni perché si solidificasse completamente in mantello roccioso”, spiega Maurice. “I tempi scala sono molto più lunghi rispetto a quanto calcolato da studi precedenti”, aggiunge il collega Nicola Tosi. Per determinare l’età della Luna, i ricercatori hanno compiuto un altro passo avanti, calcolando i cambiamenti nel corso del tempo subìti dalla composizione dei silicati ricchi di magnesio e ferro che si formarono durante la solidificazione del magma oceanico.

Il team ha scoperto un drastico cambiamento nella composizione dell’oceano di magma rimanente man mano che progrediva la solidificazione. La scoperta si è rivelata significativa, perché ha permesso di collegare la formazione di tipi differenti di rocce sulla Luna ad un certo periodo dell’evoluzione dell’oceano di magma. “Confrontando la composizione misurata delle rocce lunari con la composizione prevista del magma oceanico sulla base del nostro modello, siamo stati in grado di tracciare l’evoluzione dell’oceano fino al suo punto di origine, il periodo in cui si è formata la Luna”, afferma Schwinger. I risultati dello studio suggeriscono che la Luna si sia formata 4,425 ± 0,025 miliardi di anni fa e coincidono con le stime ricavate da altri studi, relative alla formazione del nucleo metallico della Terra. “È la prima volta in cui l’età della Luna può essere collegata direttamente a un evento accaduto proprio al termine della formazione della Terra, precisamente la formazione del nucleo”, conclude Thorsten Kleine.

Nell’immagine rappresentazione artistica della formazione della Luna
Credit: Ron Miller

https://phys.org/news/2020-07-younger-age-earth-moon.html

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