Da dove viene e Come si è formata la luna
Da dove viene e Come si è formata la luna
Ogni teoria che spieghi l’esistenza della Luna deve naturalmente spiegare i seguenti fatti:
la bassa densità lunare (3,3 g/cm3) dimostra che non possiede un evidente nucleo di ferro come la Terra.
le rocce lunare contengono soltanto poche tracce di sostanze volatili, per esempio l’acqua, che implica un maggiore riscaldamento della superficie lunare rispetto a quella terrestre.
le abbondanze relative di isotopi dell’ossigeno sulla Terra e sulla Luna sono identiche, il che suggerisce che la Terra e la Luna si sono formate alla stessa distanza dal Sole.
Varie teorie sono state proposte per la formazione della Luna. Le elenchiamo qui sotto insieme alle motivazioni per le quali finora sono state scartate.
La teoria della fissione: questa teoria propone che la Luna un tempo fosse parte della Terra e che qualche fenomeno le separò nelle prime fasi di vita del Sistema Solare. La parte della Terra dalla qualela Luna si staccò, secondo la teoria, è per molti l’attuale bacino dell’Oceano Pacifico. Questa teoria è stata giuicata plausibile perché la composizione della luna somiglia a quella del mantello terrestre e in passato una Terra in rapidissima rotazione potrebbe aver “espulso” la Luna dai propri strati esterni. Tuttavia, l’attuale sistema Terra-Luna dovrebbe almeno contenere “prove fossili” di questa rapida rotazione, e non le contiene. Inoltre, questa ipotesi non spiega il riscaldamento extra al quale la Luna è stata sottoposta nel suo passato.
La teoria della cattura gravitazionale: questa teoria sostiene che la Luna si è formata da qualche altra parte nel Sistema Solare ed è stata in seguito catturata dal campo gravitazionale terrestre. La differente composizione chimica della Luna può essere spiegata se essa si è formata altrove, tuttavia catturare un corpo come la Luna nell’ orbita attuale appare molto improbabile. Qualche cosa avrebbe dovuto rallentarla nel modo giusto e al momento giusto, e gli scienziati non credono ad un aggiustamento così preciso. Inoltre nemmeno questa ipotesi spiega il riscaldamento extra del materiale lunare rispetto a quello terrestre.
La teoria della condensazione: questa teoria sostiene che la Luna e la Terra si sono condensate indipendentemente l’una dall’altra nella nebulosa dalla quale si è formato il Sistema Solare, e la Luna si è formata già in orbita attorno alla Terra. Tuttavia, se la Luna si è formata nelle vicinanze del nostro pianeta, i due corpi dovrebbero avere quasi la stessa composizione. Specificamente, dovrebbero avere entrambi un nucleo di ferro, e la Luna non lo possiede. Inoltre, neppure questa ipotesi spiega il riscaldamento extra del materiale lunare.
Rimane una sola teoria in discussione, quella comunemente accettata oggi.
La teoria dell’impatto gigante: secondo questa teoria, un planetesimo (o piccolo pianeta) delle dimensioni di Marte urtò la Terra subito dopo la formazione del Sistema Solare, causando l’espulsione di grandi quantità di materiale riscaldato dagli strati più esterni di entrambi i corpi. Questo materiale formò un disco in orbita attorno alla Terra, e questa materia alla fine si fuse insieme per formare la Luna, sempre restando in orbita attorno alla Terra. Questa teoria può spiegare come mai la Luna è composta per lo più di roccia e perché la roccia si è surriscaldata. Inoltre, in molti luoghi del Sistema Solare si trovano le prove che questo tipo di collisione era molto frequente nelle ultime fasi della formazione del Sistema Solare.
Ancora sulla teoria dell’impatto gigante
Nella metà degli anni ’70, gli scienziati proposero lo scenario dell’impatto come ipotesi per la formazione della Luna. L’idea era che un impatto fuori asse di un corpo celeste di dimensioni paragonabili a Marte con la Terra ancora giovane avrebbe potuto fornire ad essa la sua velocità di rotazione iniziale, ed espellere una quantità sufficiente di detriti da formare la Luna. Se il materiale espulso viene soprattutto dal mantello della Terra e del corpo che l’ha urtata, la mancanza di un nucleo ferroso sulla Luna si spiega facilmente, e l’ energia dell’urto può rendere conto del forte riscaldamento extra subito dal materiale lunare, ipotizzato dopo l’analisi dei campiodi di roccia raccolti sulla Luna dagli astronauti delle missioni Apollo.
Per quasi dieci anni, la teoria non venne accettata dalla maggioranza degli scienziati. Tuttavia, nel 1984, una conferenza dedivata all’origine della Luna propose un confronto critico fra le varie teorie esistenti all’epoca. La teoria dell’impatto risultò la più plausibile e venne largamente accettata dagli scienziati e migliorata con nuovi modelli di formazione planetaria, i quali suggerirono come grossi impatti di quel tipo sono stati effettivamente piuttosto comuni nelle ultime fasi di formazione dei pianeti terrestri.
L’idea di base è questa: circa 4,45 miliardi di anni fa, un giovane pianeta Terra, vecchio di soli 50 milioni di anni all’epoca e non ancora così solido come lo conosciamo ora, sperimentò il più violento impatto della sua vita. Un altro corpo roccioso, all’incirca della massa di Marte, si era formato nelle sue vicinanze, e la sua orbita entrò in collisione con quella terrestre. Quando i due corpi si urtarono, l’energia coinvolta fu 100 milioni di volte maggiore di quella dell’impatto meteoritico che si pensa abbia causato l’estinzione dei dinosauri. La collisione distrusse il corpo, probabilmente vaporizzò gli strati più esterni del mantello terrestre e scagliò una gran quantità di detriti in orbita attorno alla Terra. La nostra Luna si formò in seguito per condensazione di questa “nube” di detriti.
fonte:
—————————————
Come si è formata la Luna?
Da dove viene e Come si è formata la luna
Se è vero che il diavolo si annida nei dettagli, la storia della nascita della Luna deve essere stata infestata di demoni per decenni. Certo, gli scienziati pensano di sapere più o meno in che modo sia nato il nostro satellite: circa 4,5 miliardi di anni fa, poco dopo la sua formazione, una neonata Terra si è scontrata con un oggetto delle dimensioni di Marte chiamato Theia. La collisione ha cancellato Theia e ha scagliato detriti incandescenti in orbita attorno al nostro pianeta. Dopo centinaia di milioni di anni, quei resti si sono fusi a formare la sfera luccicante che vediamo nel nostro cielo notturno.
il problema è che fino a oggi diverse importanti osservazioni non coincidevano con quella che viene chiamata l’ipotesi dell’impatto gigante. Tre recenti studi pubblicati su Nature potrebbero però rappresentare la svolta decisiva per esorcizzare alcuni di quei demoni, con un piccolo aiuto di qualche computer, di un oceano di magma volante e di una manciata di oggetti delle dimensioni di Plutone.
ingredienti stranamente simili
Il problema più diabolico di tutti: Terra e Luna sono composti da materiali troppo simili per il classico scenario
dell’impatto gigante. Se la Luna fosse formata principalmente dai frantumi di Theia, la sua composizione chimica dovrebbe somigliare a quella di questo ipotetico pianeta. E assumendo che Theia venisse da un’altra zona del sistema solare, come fanno gli scienziati, allora Theia e quindi la Luna dovrebbero essere corpi celesti con ingredienti diversi di quelli della Terra, e dovrebbero quindi avere rapporti diversi tra isotopi (atomi con un numero variabile di neutroni nei loro nuclei).
Ma quando gli scienziati hanno studiato le rocce lunari portate a casa durante il programma Apollo, hanno scoperto che gli isotopi sulla Terra e la Luna erano inquietantemente simili.
“Questa cosa è davvero misteriosa. Abbiamo questo grande modello che ci dice come si è formata la Luna, e che si adatta alla perfezione a dati veramente importanti. Però abbiamo il problema degli isotopi”, dice Bill Bottke del Southwest Research Institute.
Come spiegare, allora, le somiglianze? Secondo un’ipotesi proposta nel 2012, la Luna potrebbe essersi formata accumulando i resti terrestri dell’esplosione tra Terra e Theita piuttosto che dai residui di quest’ultima. Ora però, la ricercatrice italiana Alessandra Mastrobuono-Battisti e i suoi colleghi hanno proposto una soluzione ancora più semplice in uno degli articoli di Nature: secondo le simulazioni al computer che hanno fatto del giovane sistema solare, è molto probabile che la Terra e Theia fossero simili, perché cresciuti nello stesso quartiere.
“I pianeti che crescono nello stesso ambiente sono più propensi a scontrarsi tra di loro”, spiega Mastrobuono-Battisti, dell’Istituto Israeliano di tecnologia. Quando la sua squadra ha simulato la formazione e lo scontro di pianeti, ha visto che almeno il 20 per cento degli scontri giganti coinvolgevano pianeti simili. Venti per cento può non sembrare molto, ma è una cifra dieci volte superiore alle stime precedenti, che suggerivano che la probabilità di un tale impatto fosse irrisoria.
“Tutto d’un tratto, il gioco cambia”, dice Bottke.
Problemi grandi quanto Plutone
Ma la teoria dell’impatto gigante non è ancora esente da qualche demone. Viene fuori, infatti, che non tutti gli elementi delle rocce lunari e del mantello terrestre sono poi identici. Uno, in particolare, è abbastanza diverso da causare problemi.
Quell’elemento è il tungsteno. O meglio, un isotopo leggero chiamato tungsteno-182. Secondo i rimanenti due studi pubblicati su Nature, le rocce lunari hanno una maggiore abbondanza di tungsteno-182 rispetto alla Terra. La differenza è così lieve, circa 25 parti per milione, che gli scienziati non riuscivano a rilevarne la presenza prima del recente sviluppo di test altamente sensibili.
La spiegazione è abbastanza semplice, dopotutto. Una volta che la Terra e la Luna si sono formate, sostengono entrambi i team di ricercatori, gli isotopi più pesanti di tungsteno sono stati consegnati dall’impatto di oggetti celesti delle dimensioni di Plutone, oggetti abbastanza grandi da causare una brutta giornata a qualcuno, ma non così grandi da creare lune in cielo. Da qui la differenza nell’abbondanza di tungsteno-182 che registriamo oggi.
Fino a quel momento, però, “la Luna e il mantello terrestre avevano identiche firme di tungsteno-182”, dice l’autore dello studio Thomas Kruijer del Westfälische Wilhelms-Universität Münster in Germania. E questo è di nuovo problema per la teoria dell’impatto gigante.
A differenza di altri isotopi come l’ossigeno, infatti, la presenza di tungsteno non può essere spiegata da fattori ambientali, da dove un corpo celeste è cresciuto. “Non ha niente a che fare con gli elementi di base dei due corpi”, spiega Richard Walker dell’Università del Maryland, autore di uno dei due studi. La presenza di tungsteno dipende da un altro dato sensibile: la quantità di tempo passata dalla formazione del nucleo di ferro di un corpo. Ed è altamente improbabile che i nuclei della Terra e di Theia si siano formati nello stesso periodo.
Un oceano di magma volante
Spiegare come il tungsteno-182 sia apparso sulla Luna e sula Terra porta quindi alla spiegazione più strana di tutte: oceani di magma volanti.
In sostanza, l’impatto gigante avrebbe generato una nube surriscaldata di polvere e gas in orbita attorno alla Terra, dice Walker. Il vorticante disco di detriti incandescenti è poi rimasto nei paraggi abbastanza a lungo da finire per scambiare materiale con il mantello terrestre. Per decine, forse centinaia o migliaia di anni, i due corpi sono rimasti in contatto cancellando le differenze chimiche tra i mondi.
Gli oceani volanti di magma e le collisioni di oggetti delle dimensioni di Plutone potrebbero spiegare l’impronta digitale di tungsteno, ma non fanno parte, purtroppo, della storia dell’impatto gigante. “Sono in uno stato confusionale. Dei tre paper pubblicati uno rende la vita più facile, gli altri la rendono più difficile”, dice Bottke. “Forse ci sta sfuggendo qualcosa. Una risposta ci deve essere”.
E in effetti una risposta c’è, ed è appesa nei nostri cieli. Ci vorrà solo ancora un po’ di tempo perché la Luna sveli tutti i suoi segreti.
fonte:
