Novità dalla formazione lunare
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Analisi degli isotopi di ossigeno nei campioni lunari riportati dall'Apollo vanno a favore dell'impatto con Theia, i cui resti sono nella profondità lunare e la cui formazione si sposta dal Sole


Fonte Erick J. Cano et al, Distinct oxygen isotope compositions of the Earth and Moon, Nature Geoscience (2020)


La formazione lunare è una questione a lungo dibattuta e attualmente la teoria dell'impatto gigante tra la Terra primordiale e un corpo planetario delle dimensioni di Marte - chiamato Theia - rappresenta la pista maggiormente battuta sebbene alcuni aspetti siano ancora difficilmente spiegabili. Una delle domande aperte si chiede come mai la Luna abbia una composizione quasi identica a quella terrestre e non a quella di Theia, ad esempio. Secondo la teoria dell'impatto, questo ha prodotto abbastanza calore da creare oceani di magma espellendo tanti detriti in orbita terrestre i quali si sono poi fusi a formare la Luna.

La Teoria spiega il modo e la velocità con la quale Terra e Luna si muovono nello spazio. I due corpi celesti risultano quasi identici per composizione, con le differenze legate al fatto che la Luna è in possesso di una minor quantità di ferro (ma su questo ci sono nuovi dubbi, come diremo a breve) e di una minor quantità di elementi leggeri come idrogeno. La Teoria dell'impatto gigante ci dice che gli elementi ferrosi sono stati trattenuti dalla Terra e che il calore prodotto dall'impatto ha vaporizzato gli elementi più leggeri. Tra le simulazioni portate avanti, i modelli che maggiormente approssimano la realtà mostrano come la Luna dovrebbe avere una composizione data per l'80% dal materiale originario di Theia, e questo fa apparire molto strana la quasi totale corrispondenza con la composizione terrestre.

Una spiegazione vede Theia e la Terra in possesso di una identica composizione, anche se questo può sembrare molto improbabile visto che ogni corpo planetario del Sistema Solare appare all'incirca unico, in base alla distanza dal Sole. Altra spiegazione vede il mix dei due corpi celesti derivare da un impatto molto più grande rispetto a quanto pensato, tale da lasciar poco di Theia. Anche questo, tuttavia, risulta improbabile.

Un nuovo studio risolve il dilemma evidenziando come Terra e Luna non siano poi così simili come pensato finora e questa convinzione viene dall'attenta analisi degli isotopi dell'ossigeno nelle rocce ritornate dalla missione Apollo. In particolare, l'isotopo  O-18 è in possesso di otto protoni e dieci neutroni, leggermente più pesante della comune forma di O-16. Lo studio mostra una piccola differenza in termini di composizione isotopica di ossigeno e la differenza aumenta guardando verso il mantello lunare, con isotopi più leggeri rispetto a quelli terrestri. La crosta dovrebbe aver accolto il mix di detriti mentre la zona più interna è quella che dovrebbe aver accolto maggiormente le quantità di Theia. In questa visione, Terra e Theia non erano identiche, così come Terra e Luna non lo sono. Theia dovrebbe essere stata più ricca di elementi isotopici leggeri e questo spingerebbe a ipotizzare una zona di formazione più distante dal Sole rispetto a quella terrestre. Lo studio è della University of New Mexico ed è pubblicato su Nature Geoscience.

Del resto, come accennavamo, anche le differenze in termini di metalli sembrano assottigliarsi notevolmente: la Luna non sarebbe affatto così  povera di metalli come ritenuto finora e la prova viene dalla differente concentrazione di metalli nei crateri lunari. I crateri più profondi hanno concentrazioni maggiori, a testimonianza di come questi metalli provengano proprio dall'interno della Luna. L'impatto gigante, quindi, potrebbe non aver intaccato soltanto la crosta terrestre, povera di metalli, ma aver recuperato materiale anche dal mantello, oppure Theia potrebbe aver colpito la Terra quando, giovanissima, era ancora coperta da magma (E. Heggy et al, Bulk composition of regolith fines on lunar crater floors: Initial investigation by LRO/Mini-RFEarth and Planetary Science Letters - 2020). 

L'impatto con Theia, secondo uno studio di Settembre 2020, potrebbe tra l'altro aver privato la Terra del 60% della propria atmosfera. L'idea viene da una simulazione all'Istituto di Cosmologia Computazionale di Durham, in Regno Unito, dove più di 300 simulazioni in 3D hanno mostrato gli effetti sull'atmosfera di un pianeta roccioso di vari impatti al variare di alcuni parametri come inclinazione, dimensione, massa. In questi scenari si nota come il nostro pianeta potrebbe aver perso atmosfera tra il 10 e il 60% della quantità originaria, mentre un guadagno atmosferico si avrebbe soltanto in impatti giganti lenti tra gioviani e oggetti massicci con atmosfera molto densa (Astrophysical Journal Letters - “Atmospheric Erosion by Giant Impacts onto Terrestrial Planets” - J. A. Kegerreis).