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Nascita della Luna: nuove teorie sull’origine

Da una nuova simulazione dell'impatto fra la Terra e Theia, la nascita della Luna sarebbe iniziata solo dopo poche ore dopo la collisione tra i due corpi celesti

Categorie Astronomia · SpaceMix
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Da decenni, numerosi ricercatori si interrogano sulle origini e sulla formazione della Luna. Nell’ipotesi classica della nascita del nostro satellite naturale, la Terra primordiale sarebbe stata colpita da un corpo celeste delle dimensioni di Marte denominato Theia. Tuttavia, alcune scoperte recenti dimostrano che la Luna potrebbe essersi generata in un periodo di tempo molto più breve, ossia nell’arco di ore e non di mesi o anni, a seguito alla collisione tra Terra e Theia.

Nascita della Luna: la collisine con Theia

L’ipotesi più accreditata fino ad oggi sulla formazione della Luna ne ha descritto la nascita come la collisione di una Terra primordiale e un planetoide di dimensioni simili a Marte, Theia. Al momento della collisione tra i due corpi celesti, ci sarebbe stata un’espulsione di un disco e di una nube di detriti che avrebbe formato la grande massa lunare, il momento angolare e un piccolo nucleo di ferro nel corso di mesi o anni. Come si sia verificata esattamente la formazione rimane ancora un enigma scientifico tutt’oggi pensato in più numerosi scenari.

Quattro differenti scenari di collisione possibili in differenti condizioni. Da sinistra a destra: impatto lento e frontale; lento e radente; veloce e frontale e veloce e radente. In ciascuna simulazione, il grigio e l’arancione e il marrone e il giallo rappresentano la materia del nucleo e del mantello rispettivamente della proto-Terra e di Theia. In blu l’atmosfera. Crediti: Jacob Kegerreis, Università di Durham

Nuovi dubbi sulla formazione

Recenti studi hanno dimostrato però che l’impatto primordiale dei due pianeti avrebbe creato una Luna derivata principalmente da materiale d’urto. Le teorie prevalenti potrebbero spiegare abbastanza bene alcuni aspetti delle proprietà della Luna, come la sua massa e l’orbita, ma non la sua composizione! Campioni lunari che gli scienziati sono stati in grado di studiare in laboratorio mostrano infatti firme isotopiche molto simili alle rocce della Terra, a differenza delle rocce di Marte o di altre parti del sistema solare. Questo avrebbe reso così improbabile l’impatto già alla composizione del bersaglio proto-Terra.

I nuovi studi della Durham University

Secondo le ricerche dell’Institute for Computational Cosmology della Durham University, svolte in collaborazione con la NASA, ci sarebbe una nuova ipotesi sulla nascita della Luna. A seguito della collisione tra Terra e Theia, la Luna potrebbe essersi formata in un periodo di tempo molto breve, ossia nell’arco di ore anziché di mesi o anni! Per replicare i possibili impatti tra i corpi, i ricercatori hanno utilizzato appositi computer con simulazioni ad alta risoluzione. I video realizzati mostrano affascinanti animazioni di due oggetti sospesi che si avvolgono tra di loro. Al tempo stesso esse offrono nuove informazioni sulla dinamica del sistema senza precedenti.

Una nascita “immediata”: perché è più convincente?

La nuova ipotesi della nascita della Luna dimostrerebbe che gran parte del materiale che compone il satellite provenisse originariamente dalla Terra. In questa teoria, viene utilizzato più materiale terrestre per creare la Luna, in particolare i suoi strati esterni, il che potrebbe aiutare a spiegare questa somiglianza nella composizione. Una formazione più veloce e a stadio singolo offrirebbe una spiegazione più pulita ed elegante per i problemi in sospeso. Potrebbe anche dimostrare nuovi modi per trovare risposte ad altri misteri irrisolti. Questo scenario può mettere la Luna in un’orbita ampia con un interno che non è completamente fuso. Spiegherebbe inoltre la potenziale proprietà dell’orbita inclinata della Luna e la crosta sottile.

Ipotesi nascita della Luna, istantanee illustrative di una simulazione di impatto in cui un satellite è posizionato direttamente su un’orbita ampia, in questo esempio con l’eccentricità finale più bassa. Nei pannelli centrali, le particelle che formeranno il satellite e il resto interno sono evidenziate in viola e verde. Le linee nere mostrano l’orbita stimata. Il grigio e l’arancione mostrano rispettivamente il nucleo e il materiale del mantello della proto-Terra, mentre il marrone e il giallo lo stesso per Theia. La luminosità del colore varia leggermente con l’energia interna. Credits Immediate Origin of the Moon as a Post-impact Satellite, The Astrophysical Journal Letters

Le altre caratteristiche chiave della nuova teoria

Una caratteristica chiave degli scenari di impatto che lanciano un grande satellite direttamente in un’orbita ampia è la separazione precoce del proto-satellite dal resto principale dell’impatto. Questo comportamento emerge in modo affidabile con la realizzazione della risoluzione numerica sufficiente. Il residuo interno trasferirebbe quindi il momento angolare al satellite della proto-Terra espulso e del materiale Theia e lo lancerebbe in orbita. Poi ricadrebbe nuovamente per colpire il bersaglio.

Credits Immediate Origin of the Moon as a Post-impact Satellite, The Astrophysical Journal Letters

Le simulazioni all’avanguardia

Le simulazioni utilizzate in questa ricerca sono tra le più dettagliate nel loro genere. Esse operano alla più alta risoluzione di qualsiasi simulazione eseguita per studiare le origini della Luna o altri impatti giganti. La potenza di calcolo aggiuntiva ha mostrato che le simulazioni a bassa risoluzione possono perdere aspetti importanti di particolari tipi di collisioni, consentendo ai ricercatori di osservare nuovi comportamenti in un modo che studi precedenti semplicemente non potevano vedere.

Gli scenari simili di formazione della Luna

Le simulazioni ad alta risoluzione rivelano come impatti giganti possano posizionare immediatamente un satellite in un’orbita ampia con una massa simile a quella lunare e contenuto di ferro. Gli strati esterni risultanti ricchi di materiale proto-terrestre e le nuove opzioni aperte per l’orbita lunare iniziale potrebbero aiutare a spiegare la composizione isotopica della Luna. Il momento angolare del sistema può variare dai giorni odierni a valori più elevati, soprattutto quando viene aumentata la rotazione della proto-Terra. La probabilità e il potenziale di scenari simili di formazione della Luna saranno vincolati da modelli più affidabili per l’evoluzione a lungo termine:

  • Delle orbite dei satelliti
  • Dagli oceani di magma
  • Dei pianeti dopo l’impatti
Credits Immediate Origin of the Moon as a Post-impact Satellite, The Astrophysical Journal Letters

I prossimi studi sulla nascita del satellite

Avvicinarsi alla conferma di quale di queste teorie è corretta richiederà l’analisi dei futuri campioni lunari riportati sulla Terra per lo studio dalle future missioni Artemis della NASA. Man mano che gli scienziati avranno accesso a campioni da altre parti della Luna e da più in profondità al di sotto della superficie lunare, saranno in grado di confrontare come i dati del mondo reale corrispondono a questi scenari simulati.

FONTI VERIFICATE

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