Per decenni, gli scienziati hanno meditato su come la Terra abbia acquisito il suo unico satellite, la Luna. Mentre alcuni hanno sostenuto che si è formato da materiale perso dalla Terra a causa della forza centrifuga o che è stato catturato dalla gravità terrestre, la teoria più ampiamente accettata è che la Luna si formò circa 4,5 miliardi di anni fa quando un oggetto delle dimensioni di Marte (chiamato Theia) si scontrò con una proto-Terra (alias. l'ipotesi dell'impatto gigante).
Tuttavia, poiché la proto-Terra ha subito molti impatti giganti, si prevede che diverse lune si siano formate in orbita attorno ad esso nel tempo. Sorge così la domanda: che fine hanno fatto queste lune? Sollevando proprio questa domanda, un team di un team internazionale di scienziati ha condotto uno studio in cui suggeriscono che questi "moonlets" avrebbero potuto infine schiantarsi sulla Terra, lasciando solo quello che vediamo oggi.
Lo studio, intitolato "Moonfalls: Collisioni tra la Terra e le sue passate lune", è recentemente apparso online ed è stato accettato per la pubblicazione nella Avvisi mensili della Royal Astronomical Society. Lo studio è stato condotto da Uri Malamud, un borsista post-dottorato del Technion Israeli Institute of Technology, e ha incluso membri dell'Università di Tubinga, Germania e dell'Università di Vienna.
Per motivi di studio, il dottor Malamud e i suoi colleghi - il prof. Hagai B. Perets, il dott. Christoph Schafer e il sig. Christoph Burger (uno studente di dottorato) - hanno considerato cosa sarebbe successo se la Terra, nella sua prima forma, avesse vissuto molteplici impatti giganti che hanno preceduto la collisione con Theia. Ognuno di questi impatti avrebbe avuto il potenziale di formare una "lunetta" di massa sub-lunare che avrebbe interagito gravitazionalmente con la proto-Terra, così come ogni possibile lunetta precedentemente formata.
In definitiva, ciò avrebbe comportato fusioni di moonlet-moonlet, i moonlets espulsi dall'orbita terrestre o i moonlets che cadevano sulla Terra. Alla fine, il dott. Malamud e i suoi colleghi hanno scelto di indagare su quest'ultima possibilità, poiché non è stato precedentemente esplorato dagli scienziati. Inoltre, questa possibilità potrebbe avere un impatto drastico sulla storia e l'evoluzione geologica della Terra. Come Malamud ha indicato a Space Magazine via e-mail:
“Nell'attuale comprensione della formazione dei pianeti, le ultime fasi della crescita del pianeta terrestre hanno attraversato molte collisioni gigantesche tra embrioni planetari. Tali collisioni formano significativi dischi di detriti, che a loro volta possono diventare lune. Come abbiamo suggerito e sottolineato in questo e nei nostri precedenti documenti, dati i tassi di tali collisioni e l'evoluzione delle lune - l'esistenza di più lune e le loro reciproche interazioni porteranno a moonfalls. È una parte intrinseca, inevitabile dell'attuale teoria della formazione dei pianeti. "
Tuttavia, poiché la Terra è un pianeta geologicamente attivo e poiché la sua atmosfera spessa porta a agenti atmosferici naturali ed erosione, la superficie cambia drasticamente nel tempo. Pertanto, è sempre difficile determinare gli effetti di eventi verificatisi durante i primi periodi della Terra, vale a dire l'Eone Hadean, iniziato 4,6 miliardi di anni fa con la formazione della Terra e terminato 4 miliardi di anni fa.
Per verificare se durante questo Eone si sarebbero verificati o meno impatti multipli, con la conseguente caduta di moonlets sulla Terra, il team ha condotto una serie di simulazioni idrodinamiche delle particelle lisce (SPH). Hanno anche preso in considerazione una serie di masse di moonlet, angoli di impatto di collisione e velocità iniziali di rotazione proto-Terra. Fondamentalmente, se in passato le lune cadessero sulla Terra, avrebbe alterato la velocità di rotazione della proto-Terra, determinando l'attuale periodo di rotazione siderale di 23 ore, 56 minuti e 4,1 secondi.
Alla fine, hanno trovato prove che mentre gli impatti diretti di oggetti di grandi dimensioni non erano probabili che un certo numero di collisioni di marea al pascolo avrebbero potuto aver luogo. Ciò avrebbe provocato il lancio di materiale e detriti nell'atmosfera che avrebbe formato piccole lune che avrebbero poi interagito tra loro. Come ha spiegato Malamud:
“I nostri risultati mostrano tuttavia che nel caso di un Moonfall, la distribuzione del materiale dal Moonfall non è nemmeno sulla Terra, e quindi tali collisioni possono generare asimmetrie e disomogeneità della composizione. Come discuteremo nel documento, in realtà ci sono possibili prove per quest'ultimo - i moonfalls possono potenzialmente spiegare le eterogeneità isotopiche negli elementi altamente siderofili nelle rocce terrestri. In linea di principio, una collisione lunare può anche produrre una struttura su larga scala sulla Terra e abbiamo ipotizzato che un tale effetto avrebbe potuto contribuire alla formazione del primo supercontinente terrestre. Questo aspetto, tuttavia, è più speculativo ed è difficile confermarlo direttamente, vista l'evoluzione geologica della Terra da quei primi tempi. ”
Questo studio estende efficacemente l'attuale ipotesi di impatto sull'impatto gigante. Secondo questa teoria, la Luna si formò durante i primi 10 a 100 milioni di anni del Sistema Solare, quando i pianeti terrestri si stavano ancora formando. Durante le fasi finali di questo periodo, si ritiene che questi pianeti (Mercurio, Venere, Terra e Marte) siano cresciuti principalmente attraverso gli impatti con grandi embrioni planetari.
Da quel momento, si ritiene che la Luna si sia evoluta a causa delle mutue maree della Terra e della Luna, migrando verso l'esterno nella sua posizione attuale, dove è stata da allora. Tuttavia, questo paradigma non considera gli impatti verificatisi prima dell'arrivo di Theia e della formazione dell'unico satellite terrestre. Di conseguenza, il Dr. Malamud e i suoi colleghi affermano che è disconnesso dal quadro più ampio della formazione del pianeta terrestre.
Tenendo conto delle potenziali collisioni che precedono la formazione della Luna, affermano, gli scienziati potrebbero avere un quadro più completo di come sia la Terra che la Luna si siano evolute nel tempo. Questi risultati potrebbero anche avere implicazioni quando si tratta dello studio di altri pianeti e lune solari. Come ha indicato il dott. Malamud, esistono già prove convincenti che collisioni su larga scala hanno influenzato l'evoluzione di pianeti e lune.
"Su altri pianeti vediamo prove di impatti molto grandi che hanno prodotto caratteristiche topografiche su scala planetaria, come la cosiddetta dicotomia su Marte e forse la dicotomia della superficie di Caronte", ha detto. “Questi dovevano derivare da impatti su larga scala, ma abbastanza piccoli da rendere le caratteristiche del pianeta sub-globale. I moonfalls sono progenitori naturali di tali impatti, ma non si possono escludere altri impatti di grandi dimensioni dagli asteroidi che potrebbero produrre effetti simili ".
C'è anche la possibilità che tali collisioni avvengano in un lontano futuro. Secondo le attuali stime della sua migrazione, la luna Phobos di Marte finirà per schiantarsi sulla superficie del pianeta. Sebbene piccola rispetto agli impatti che avrebbero creato i moonlets e la Luna intorno alla Terra, questa eventuale collisione è la prova diretta che i moonfalls hanno avuto luogo in passato e lo faranno di nuovo in futuro.
In breve, la storia del primo sistema solare era violenta e catastrofica, con una grande quantità di creazione derivante da potenti collisioni. Avendo un quadro più completo di come questi eventi di impatto hanno influenzato l'evoluzione dei pianeti terrestri, possiamo ottenere nuove informazioni su come si sono formati i pianeti portatori di vita. Questo, a sua volta, potrebbe aiutarci a rintracciare tali pianeti in sistemi extra-solari.
