Secondo la teoria più ampiamente accettata, la Luna si formò circa 4,5 miliardi di anni fa quando un oggetto delle dimensioni di Marte chiamato Theia si scontrò con la Terra (alias l'ipotesi dell'impatto gigante). Questo impatto ha sollevato notevoli quantità di detriti che si sono gradualmente uniti per formare l'unico satellite naturale della Terra. Una delle prove più convincenti per questa teoria è il fatto che la Terra e la Luna sono notevolmente simili in termini di composizione.
Tuttavia, studi precedenti riguardanti simulazioni al computer avevano dimostrato che se la Luna fosse stata creata da un impatto gigantesco, avrebbe dovuto trattenere più materiale dal dispositivo di simulazione stesso. Ma secondo un nuovo studio condotto da un team dell'Università del New Mexico, è possibile che la Terra e la Luna non siano così simili come si pensava in precedenza.
Lo studio che descrive le loro scoperte, intitolato "Composizioni distinte di isotopi di ossigeno della Terra e della Luna", è recentemente apparso sulla rivista Nature Geoscience. Lo studio è stato condotto da Erick J. Cano e Zachary D. Sharp del Dipartimento di scienze planetarie e planetarie dell'UNM e Charles K. Shearer dell'Institute of Meteoritics dell'UNM.
La teoria secondo cui la Terra e la Luna fossero un tempo un corpo unico esiste dal XIX secolo. Ma non è stato fino a quando gli astronauti dell'Apollo hanno riportato campioni di roccia che gli scienziati hanno avuto prove definitive che la Terra e la Luna si sono formate insieme. Questi campioni hanno mostrato che come la Terra, la Luna era composta da minerali di silicato e metalli differenziati tra un nucleo di metallo e un mantello e una crosta di silicato.
Mentre la Luna ha meno ferro e meno in termini di elementi più leggeri, l'ipotesi dell'impatto gigante lo spiega abbastanza bene. Il ferro, un elemento particolarmente pesante, sarebbe stato trattenuto dalla Terra mentre il calore e la forza esplosiva dell'impatto facevano ribollire gli elementi più leggeri e venivano espulsi nello spazio. Il resto del materiale proveniente dalla Terra e da Theia si sarebbe quindi raffreddato e poi mescolato per formare la Terra e la Luna come le conosciamo oggi.
Questa teoria spiega anche la velocità e la natura con cui la Luna orbita attorno alla Terra; in particolare, come è bloccato in modo ordinato con il nostro pianeta. Tuttavia, studi precedenti riguardanti simulazioni al computer hanno dimostrato che in questo scenario, circa l'80% della Luna dovrebbe essere costituito da materiale originato da Theia.
Ciò rappresenta un grave dilemma per astronomi e geologi e varie teorie sono state avanzate per spiegarlo. In uno scenario, Theia era simile nella composizione alla Terra, il che spiegherebbe perché la Terra e la Luna sembrano così simili. In un altro, la miscelazione dei materiali è stata molto accurata, al punto che sia la Terra che la Luna conservano elementi di Theia.
Sfortunatamente, queste spiegazioni non sono coerenti con ciò che sappiamo del Sistema Solare o presentano problemi teorici propri. Per far luce su questo, Cano e i suoi colleghi hanno considerato un'incoerenza chiave con l'ipotesi dell'impatto gigante. Fondamentalmente, quando gli scienziati hanno esaminato i campioni di roccia lunare dell'Apollo, hanno notato che i valori dell'isotopo di ossigeno erano praticamente identici a quelli trovati nelle rocce qui sulla Terra.
Se l'ipotesi dell'impatto gigante è corretta, allora i precursori della Terra e della Luna avevano o valori identici per cominciare, o l'omogeneizzazione estesa ha avuto luogo dopo l'evento di impatto. Per ovviare a questo, Cano e i suoi colleghi hanno condotto un'isotopo di ossigeno ad alta precisione su una gamma di diverse rocce lunari. Ciò che hanno scoperto è che le rocce lunari hanno mostrato concentrazioni più elevate di isotopi di ossigeno più leggeri rispetto alla Terra.
Inoltre, le differenze aumentano quanto più profonda è la sonda dalla crosta nel mantello. Attribuiscono questo al fatto che la crosta è dove i detriti della Terra e di Theia si sarebbero mescolati, mentre l'interno è dove il materiale di Theia sarebbe più concentrato. Come riassumono nel loro studio:
“I valori dell'isotopo di ossigeno dei campioni lunari sono correlati alla litologia e proponiamo che le differenze possano essere spiegate mescolando tra vapore leggero isotopico, generato dall'impatto, e la porzione più esterna del primo oceano lunare di magma lunare. I nostri dati suggeriscono che i campioni derivati dal mantello lunare profondo, che sono isotopicamente pesanti rispetto alla Terra, hanno composizioni isotopiche che sono più rappresentative dell'impattore proto-lunare "Theia". "
In sintesi, i risultati della ricerca del team mostrano che la Terra e Theia non erano simili nella composizione, il che fornisce la prima prova definitiva che Theia probabilmente si è formata più lontano dal Sole rispetto alla Terra. Allo stesso modo, il loro lavoro mostra che le distinte composizioni di isotopi di ossigeno di Theia e Terra non sono state completamente omogeneizzate dall'impatto che forma la Luna.
Questo studio ricorda la ricerca recentemente condotta da un team di Yale e del Tokyo Institute of Technology. Secondo il loro lavoro, la Terra era ancora una calda sfera di magma quando ebbe luogo l'impatto che formava la Luna. Questo è ciò che avrebbe permesso che il materiale proveniente da Theia andasse perso nello spazio mentre il materiale proveniente dalla Terra si sarebbe rapidamente formato per formare la Luna.
Se il materiale proveniente da Theia è stato perso nello spazio o trattenuto come parte degli interni della Luna è una domanda che gli scienziati saranno in grado di esaminare in modo più completo grazie alle numerose missioni di ritorno del campione che avverranno nei prossimi anni. Questi includono la NASA che rimanda gli astronauti sulla superficie lunare (Progetto Artemis) e più rover inviati dalla Cina (Chang 5 e Chang’e 6 missioni).
Questi e altri misteri sull'unico satellite terrestre hanno buone probabilità di ricevere presto una risposta!
