Una revisione al modello di formazione lunare
loading

Modificando la temperatura di Terra e Theia, il modello di formazione lunare si adatta maggiormente alla realtà dei dati ottenuti dalle rocce della missione Apollo


Fonte Karato et al. "Terrestrial magma ocean origin of the Moon" - Nature Geoscience (2019)


Modello numerico della formazione lunare
Modello numerico della formazione lunare

La Luna, secondo la teoria dominante, si sarebbe formata in seguito a una collisione tra la proto-Terra e un corpo celeste delle dimensioni di Marte, chiamato Theia. I modelli e le simulazioni, però, portano a una Luna composta principalmente di materiale del corpo impattante, in misura dell'80%, mentre l'analisi delle rocce lunari mostra come in realtà la Luna abbia una composizione molto simile a quella del nostro pianeta .

Una possibile soluzione viene inserendo nei modelli, cosa finora mai fatta, una differenza di temperatura tra i corpi oggetto di impatto: ipotizzando una "Theia" già solida in collisione con una proto-Terra ancora calda e coperta di magma, infatti, le simulazioni portano a una nuova Luna fatta per l'80% di materiale espulso dalla Terra.

QUANDO?

Anche sui tempi di formazione della Luna ci sono discussioni aperte e gli studi più recenti sembrano portare a una formazione risalente a 4,425 miliardi di anni fa contro i "classici" 4,51, con una Luna più giovane di 85 milioni di anni quindi. La Terra sarebbe stata colpita da Theia 140 milioni di anni dopo la nascita del Sistema Solare, 4,567 miliardi di anni fa, e quindi 4,425 miliardi di anni fa con una incertezza di 25 milioni di anni. Il metodo utilizzato per giungere alla nuova stima è indiretto: la Luna si sciolse quasi completamente e venne ricoperta da un oceano di magma profondo oltre 1000 chilometri, un oceano che iniziò a solidificare dando vita a crosta di cristalli galleggianti in superficie, una interfaccia con lo spazio. La crosta ha rallentato l'ulteriore raffreddamento e la Luna è rimasta fusa più a lungo, ma quanto tempo ha impiegato la cristallizzazione completa dell'oceano di magma? I modelli hanno tenuto conto per la prima volta di tutti i processi in gioco indicando in 200 milioni di anni il tempo necessario a solidificare il mantello, un tempo più lungo di quanto pensato finora (appena 35 milioni di anni). Durante questo lungo tempo, l'oceano ha visto cambiare la propria composizione il che ha un impatto notevole sui calcoli che riportano indietro fino alla formazione dell'oceano. Si giunge così a 4,425 miliardi di anni fa, in accordo notevole con l'età di formazione del nucleo metallico terrestre ottenuta tramite uranio (M. Maurice et al. A long-lived magma ocean on a young moonScience Advances - 2020).

IL PROBLEMA DEL CARBONIO

Nei primissimi stadi di formazione lunare le temperature erano caldissime e elementi maggiormente volatili, come il carbonio, devono essere stati vaporizzati. I risultati ottenuti dalle analisi delle rocce riportate dalle missioni Apollo sembrano confermare questo dato ma le più recenti analisi dei dati ottenuti dall'orbiter giapponese Kaguya remano in direzione contraria: sulla Luna esiste carbonio in misura superiore a quanto stimato e questo elemento sembra proprio risalire ai tempi più antichi del nostro satellite, quando il calore avrebbe dovuto spazzarlo via. Inoltre, alcune zone lunari sembrano avere una abbondanza di carbonio differente rispetto ad altre, come ad esempio le pianure basaltiche rispetto alle zone più rialzate e questo potrebbe giocare a favore della presenza di carbonio negli strati più bassi lunari: la superficie è più nuova e ha avuto meno tempo di provocare la vaporizzazione del carbonio.

Se carbonio sub-superficiale esiste, allora la sua origine si perde nell'epoca di formazione lunare e la domanda, a questo punto, nasce naturale: come è sopravvissuto alle temperature previste dal modello di formazione lunare? Forse, quel modello, va un po' rivisitato (Shoichiro Yokota et al. KAGUYA observation of global emissions of indigenous carbon ions from the MoonScience Advances - 2020)

Emissione da ioni di carbonio, rappresentazione. Crediti Yokota et al.
Emissione da ioni di carbonio, rappresentazione. Crediti Yokota et al.