E dal mantello terrestre nacque la Luna

La Luna è nata dalla Terra? Qual è il legame fra il nostro pianeta e il suo satellite naturale? Si profilano sempre più scenari sullaformazione lunare, e di recente Kun WangStein B. Jacobsen, nell’articolo “Potassium isotopic evidence for a high-energy giant impact origin of the Moon” pubblicato oggi su Nature, hanno proposto quello che sembra essere – al momento – il modello più preciso. Concentrandosi sulla datazione isotopica dei campioni di roccia lunare portati sulla Terra dagli astronauti, nel 2015 i geochimici hanno sviluppato una particolare tecnica che permette di analizzare proprio gli isotopi di potassio nelle rocce lunari e terrestri con una precisione 10 volte maggiore rispetto al passato. Grazie a questi esperimenti, i ricercatori hanno potuto chiarire le differenze tra Terra e Luna ipotizzando due diversi scenari per la formazione del satellite.
Secondo il primo modello, un impatto non particolarmente violento ha portato alla creazione di un’atmosfera di silicato intorno alla proto-Terra e alla Luna, mentre la seconda ipotesi prevede un impatto molto più violento che con l’urto ha vaporizzato la maggior parte della proto-Terra, formando un enorme disco di fluidi la cui cristallizzazione ha poi portato alla formazione della Luna. Secondo Wang «i nostri risultati forniscono la prova concreta che l’impatto abbia realmente e in gran parte vaporizzato la Terra».
Per anni il dibattito sulla formazione è stato molto acceso: la Luna è nata da un impatto di un corpo simile a Marte con la Terra? Se sì, questo impatto quanto è stato violento? Da quando è stato possibile studiare nel dettaglio gli isotopi lunari, si è cercato di trovare una risposta, ma gli studi andavano verso soluzioni diverse, spesso contraddittorie. Ad oggi si può dire che le rocce lunari e quelle terrestri, almeno secondo le analisi effettuate finora, sono molto simili.
Dopo anni di ipotesi e modelli di ogni tipo, si è deciso allora di cambiare strada: provare a verificare se la Luna non sia, in realtà, più simile alla Terra che all’oggetto impattatore che ha dato il via alla sua formazione. Un modello risalente al 2007 ha aggiunto all’ipotesi dell’impatto la creazione attorno alla Terra di un’atmosfera composta da vapore di silicato che avrebbe permesso tra la Terra e il disco attorno al protopianeta lo scambio di materiale che poi si è condensato formando la Luna che conosciamo oggi. I ricercatori che hanno avanzato questa proposta, secondo Wang, «partono ancora da un impatto a bassa energia, come il modello originale». Wang ha precisato che, partendo da questa ipotesi, lo scambio di materiale è comunque un processo che richiede molto tempo: il cocktail che ha formato la Luna deve essere avvenuto in un lasso di tempo più breve, perché altrimenti il materiale sarebbe ricaduto sulla Terra ancora in formazione.
Per questo nel 2015 i geochimici sono tornati all’ipotesi dell’impatto estremamente violento, tanto da fondere insieme l’impattatore e il mantello della Terra. Da questo mix sarebbe nata un’atmosfera formata dal denso materiale evaporato dal mantello terrestre che si sarebbe espansa nello spazio su un’area grande 500 volte la Terra. La Luna sarebbe nata proprio all’interno di questa densa atmosfera durante il suo raffreddamento. Il modello in questione potrebbe spiegare perché la Luna e la Terra presentino abbondanze identiche dei tre isotopi stabili dell’ossigeno che troviamo sul nostro pianeta. Dopo l’impatto il mantello della Terra era un insieme di fluidi supercritici, cioè senza legami liquido/gas. Cosa sono? Si tratta di un tipo particolare di materiale che passa attraverso oggetti solidi come il gas, ma che allo stesso tempo dissolve altri materiali come un liquido.
L’analisi approfondita degli isotopi del potassio da campioni di roccia lunare e terrestre ha portato ai recenti risultati. Il potassio ha tre isotopi stabili, solo due dei quali – però – sono talmente abbondanti da permetterne l’analisi isotopica. Wang e Jacobsen hanno esaminato sette campioni di rocce lunari, riportati sulla Terra durante diverse missioni sulla Luna, e li hanno messi a paragone con otto campioni di roccia terrestre (in rappresentanza del mantello del nostro pianeta). Cosa hanno scoperto? Le rocce lunari contengono per circa 0,4 parti su mille l’isotopo più pesante del potassio, cioè il potassio-41. Secondo Wang, l’unico processo ad alta temperatura che abbia potuto separare gli isotopi di potassio in questo modo deve essere stata la condensazione incompleta del potassio nel fase di vaporizzazione. Secondo i due ricercatori, inoltre, la fase di condensazione della Luna è avvenuta a una pressione superiore a 10 bar, vale a dire 10 volte la pressione atmosferica a livello del mare sulla Terra. Aver scoperto che, ad arricchire le rocce lunari, è l’isotopo più pesante del potassio escluderebbe il modello del 2007 dell’atmosfera di silicato. Al contrario, gli esperti ritengono più convincente il secondo scenario: materiale proveniente dal mantello terrestre potrebbe essere stato trasferito nello spazio per formare la Luna.
di Eleonora Ferroni (INAF)

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Svelata la fonte dell’acqua lunare

Il programma spaziale Apollo, che a cavallo tra gli anni ‘60 e ‘70 del secolo scorso ci ha permesso di conoscere più da vicino la Luna, ha anche portato a Terra un enorme quantitativo di campioni lunari. Dalle prime analisi risultava che queste rocce fossero completamente prive di acqua, mentre analisi più accurate hanno mostrato che, sebbene in piccole quantità, l’acqua è presente sul nostro satellite naturale. Secondo quanto afferma un nuovo studio pubblicato sulla rivista Nature Communications, la maggior parte dell’acqua presente all’interno della Luna è stata portata da asteroidi tra 4.5 e 4.3 miliardi di anni fa. Nell’era del programma Apollo la Luna è stata spesso descritta come un corpo privo di acqua. Grazie al progressivo miglioramento delle tecniche di analisi, gli scienziati si sono resi conto che l’acqua è presente nel sottosuolo lunare, ma in quantità così piccole da non essere rilevabili all’epoca del rientro a Terra dei primi campioni. La scoperta di acqua nella Luna apre un nuovo dibattito circa la sua provenienza. Nello studio gli scienziati hanno confrontato la composizione chimica e isotopica dei materiali volatili lunari con quella dei volatili trovati in comete e campioni meteorici di asteroidi. Il team ha poi calcolato la proporzione di acqua che potrebbe essere stata trasportata da queste due popolazioni di oggetti, e i risultati indicano la maggior parte (più dell’80 percento) dell’acqua lunare deriva da asteroidi simili alle meteoriti condritiche carbonacee. Le condriti sono meteoriti rocciose che non sono state modificate da processi di fusione o differenziazione, e sono quindi costituite da materiale primitivo del Sistema solare, che si è addensato da grani e polveri a formare asteroidi. Le condriti carbonacee sono caratterizzate dalla presenza di carbonio e suoi composti, tra cui amminoacidi. L’acqua sembra dunque arrivata sulla Luna quando questa era ancora circondata da un oceano di magma, molto prima che si formasse la crosta che vediamo ora, e che impedisce agli oggetti che impattano sul nostro satellite di portare quantità significative di materiale negli strati più profondi. Per quanto riguarda l’arrivo dell’acqua sulla Terra, deve essere accaduto qualcosa di molto simile, all’incirca nello stesso intervallo di tempo.
di Elisa Nichelli (INAF)

Il lato non tanto oscuro della Luna (3 miliardi di anni fa il cambio di rotazione)

Avete presente quando vi dicono che vediamo sempre la stessa faccia della Luna? L’effetto è dovuto al moto di rotazione sincrona del nostro satellite naturale con la Terra, ovvero al fatto che la Luna impiega circa lo stesso tempo a compiere un giro su se stessa e uno attorno a noi. Uno studio pubblicato oggi sulla rivista Nature rivela che circa 3 miliardi di anni fa l’asse di rotazione lunare si è significativamente spostato, quindi in un lontano passato la visuale sul nostro satellite doveva essere molto diversa da come è ora. Un team di scienziati, guidato da Matt Sieglerdella Southern Methodist University a Dallas, ha ottenuto questo risultato analizzando dati provenienti da diverse missioni, tra cui il Lunar Prospector, il Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), il Lunar Crater and Observation Sensing Satellite (LCROSS), e il Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL). Grazie a questo esteso set di dati, è stato possibile ottenere una mappa dettagliata delle abbondanze di idrogeno, presente sulla superficie lunare sotto forma di ghiaccio. I risultati hanno rivelato uno strano spostamento del ghiaccio rispetto alla posizione attuale dei poli, cosa che ha indotto i ricercatori ad approfondire le loro ricerche. A un’analisi successiva è apparso chiaro che il ghiaccio si trovava spostato della stessa distanza rispetto ai poli, e in direzioni opposte. Questo indicava chiaramente che l’asse di rotazione della Luna deve essersi spostato di almeno sei gradi (circa 200 km sulla sua superficie) in un’epoca che risale a 3.5 miliardi di anni fa. Secondo i calcoli il processo di spostamento è stato lento, ed è durato in tutto circa 1 miliardo di anni. «Questa scoperta è sorprendente», dice Siegler. «Tendiamo a pensare che gli oggetti in cielo siano sempre stati come li osserviamo noi, ma in questo caso i dati ci mostrano che una superficie così familiare come la faccia a noi nota della Luna in passato era molto diversa. Miliardi di anni fa, il riscaldamento all’interno del nostro satellite ha fatto sì che la faccia rivolta verso di noi si spostasse verso l’alto, a causa di un cambiamento fisico dell’asse di rotazione. Sarebbe come se il polo sud terrestre si spostasse dall’Antartide all’Australia». In passato anche l’asse di rotazione terrestre ha subito una variazione, che sembra essere dovuta al movimento delle placche continentali, mentre su Marte si pensa che ci sia stato uno spostamento dell’asse a causa di un’intensa attività vulcanica. Sulla Luna sembra esserci stato un trasferimento interno di massa. Gli scienziati ritengono che un’antica attività vulcanica abbia fuso una parte del mantello lunare, provocando uno spostamento di materiale sotterraneo verso la superficie. «Sulla Luna c’è un’unica regione della crosta su cui si sono accumulati gli elementi radioattivi generati durante la sua formazione, e si chiama Procellarum», spiega Siegler. «Questa porzione di crosta radioattiva ha continuato a riscaldare a lungo il mantello che si trovava negli strati inferiori». Una parte del materiale fuso ha formato le macchie scure che vediamo anche ad occhio nudo, e non sono altro che colate laviche. «L’enorme blob di mantello caldo era più leggero di quello già raffreddato, e questo ha causato lo spostamento delle masse, e con esse quello dell’asse di rotazione». Lo spostamento dell’asse lunare potrebbe spiegare anche perché il nostro satellite naturale sembra aver perso gran parte del suo ghiaccio. Siegler spiega questo effetto dicendo che la maggior parte dei pianeti hanno assi di rotazione stabili e possiamo pensarli come una mano ferma che tiene stretto un bicchiere d’acqua. Se invece la massa del pianeta si sposta, è come se la mano iniziasse a traballare, facendo fuoriuscire parte dell’acqua. Con la variazione di asse di rotazione, gran parte del ghiaccio lunare è stato improvvisamente esposto alla luce del Sole, evaporando per sempre. «Le mappe mostrano quattro caratteristiche fondamentali», spiega Siegler. «Innanzitutto, la maggior parte dell’idrogeno si trova sfasata rispetto all’attuale asse di rotazione di circa 5.5 gradi. In secondo luogo, la distribuzione della quantità di idrogeno è simile su entrambi i poli. In terzo luogo, non c’è alcuna correlazione con le correnti termiche attuali. E infine, cosa estremamente significativa, le mappe dell’idrogeno si trovano quasi esattamente agli antipodi». Un altro aspetto interessante di questa scoperta è che fornisce spunti per rispondere a uno dei misteri più intriganti, ovvero perché ci sia acqua sulla Luna e sulla Terra. Le teorie di formazione planetaria sostengono che l’acqua non possa essersi formata a una distanza dal Sole inferiore a quella di Giove, e quindi si ritiene che sia arrivata da noi attraverso l’impatto con un corpo proveniente da regioni più esterne. Il fatto che il ghiaccio lunare sia così antico implica che l’arrivo dell’acqua è stato precedente. «Il ghiaccio lunare potrebbe essere una specie di capsula del tempo se provenisse, come riteniamo, dalla stessa fonte che ha fornito acqua alla Terra», conclude Siegler. «Questa è un’informazione che non potremmo mai recuperare qui da noi, perché il nostro pianeta è geologicamente attivo e non mantiene tracce di un passato così remoto».
di Elisa Nichelli (INAF)

La Luna si sta restringendo

È noto che le forze gravitazionali che la Luna e il Sole esercitano sulla Terra sono responsabili della salita e della discesa delle maree sul pianeta. Ma sapevate che la forza gravitazionale terrestre influenza – e molto – il nostro satellite naturale? Ovviamente sì, ma quello che forse non sapete è che gli astronomi che lavorano sui dati della sonda Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) della NASA hanno scoperto che alcune caratteristiche della Luna in superficie sono causate dalla gravità esercitata dalla Terra. I ricercatori hanno visionato le immagini dalla Narrow Angle Camera (NAC) di LRO (lanciata nel 2008) e hanno riportato la scoperta di ulteriori 14 scarpate conosciute come lobate scarps (scarpate a forma di lobo) sulla superficie della Luna, oltre alle 70 già fotografate dall’Apollo Panoramic Camera (a bassa risoluzione). Queste scarpate sono prodotte dall’effetto congiunto del restringimento del nucleo lunare mano mano che si raffredda e degli effetti della gravità terrestre e hanno dimensioni fino a dieci chilometri in lunghezza e solo qualche decina di metri di altezza.  Il team scientifico è arrivato alla conclusione che la Luna si stia restringendo. Questi difetti causati dalla gravità terrestre sono piuttosto piccoli, nella media dei 10 chilometri di lunghezza e delle poche decine di metri di altezza. Dopo 7 anni in orbita, LRO ha studiato e fotografato più dei 3/4 della superficie lunare a una risoluzione senza precedenti, portando alla scoperta di oltre 3000 piccole e grandi strutture, dai crateri alle scarpate. L’analisi degli orientamenti di queste piccole scarpate ha prodotto un risultato sorprendente: si sono probabilmente formate dalla contrazione globale derivante dal raffreddamento del nucleo caldo della Luna stessa. Più il nucleo interno si raffredda e porzioni di sottosuolo si solidificano, più il volume del satellite naturale diminuisce. E non solo: la forza gravitazionale della Terra esercita una forte influenza, che si va ad aggiungere al fattore interno. La contrazione globale provocata dalla forza gravitazionale della Terra non può essere l’unica responsabile, infatti, per la formazione di questi difetti sulla superficie lunare, ha detto Thomas Watters, del National Air and Space Museum di Washington. «C’è uno schema nell’orientamento delle migliaia di scogliere e fratture che suggerisce che qualcosa di diverso sta influenzando la loro formazione, qualcosa agisce su scala globale». Come se questa “forza” stesse massaggiando e riallineando tutte le strutture lunari. Watters è l’autore principale della ricerca pubblicata nel numero di ottobre della rivista Geology. Come detto, quindi, gli esperti parlano di due forze: una che proviene dall’interno (dal nucleo) e l’altra che proviene dalla Terra (la gravità). Le forze mareali, appunto. «La scoperta di tante caratteristiche non rilevate in precedenza è davvero notevole», ha sottolineato Mark Robinson dell’Arizona State University. «All’inizio della missione c’era il sospetto che le forze mareali avessero avuto un ruolo fondamentale nella formazione di queste caratteristiche tettoniche, ma non avevamo abbastanza prove per fare dichiarazioni conclusive. Ora che abbiamo le immagini di NAC con l’illuminazione adeguata di oltre la metà della Luna, gli schemi strutturali stanno cominciando a venire a galla». Queste scarpate sono relativamente giovani se si pensa all’età della Luna stessa. E sono talmente recenti, che gli studiosi credono che il processo di formazione e modellamento sia ancora in corso. Dai modelli realizzati dal team di LROC si evince il picco delle sollecitazioni viene raggiunto quando la Luna è più lontana dalla Terra nella sua orbita (all’apogeo). Se questo processo è ancora attivo, i terremoti lunari superficiali sono più frequenti quando la luna si trova al suo apogeo. «Con LRO siamo stati in grado di studiare nel dettaglio la Luna a livello globale come non è stato ancora possibile con altri corpi del Sistema solare. I dati raccolti da LRO ci permettono di studiare piccoli ma importanti processi che altrimenti resterebbero nascosti», ha spiegato John Keller, LRO Project Scientist.
di Eleonora Ferroni (INAF)

Il passato della Luna nelle fontane di fuoco

I piccoli granelli di vetro vulcanico trovati sulla Luna durante le missioni Apollo mostrano chiari segni del fatto che in passato sulla superficie lunare hanno avuto luogo eruzioni vulcaniche con alti zampilli di lava, anche dette “fontane di fuoco”. Un team di scienziati della Brown University e della Carnegie Institution for Science hanno individuato il gas volatile che ha innescato queste eruzioni. Le fontane di fuoco sono un tipo di eruzione che si verifica frequentemente, ad esempio nella zona delle Hawaii, e richiedono la presenza di sostanze volatili mescolate alla lava in eruzione. I composti volatili si trasformano in gas mentre la lava risale dagli strati più profondi. L’espansione del gas comporta una spinta molto intensa applicata alla lava in fuoriuscita, un po’ come quando si apre il tappo di una bottiglia che contiene una bibita gassata dopo averla scossa. «Il dubbio, per molti anni, è stato quale gas avesse prodotto questo tipo di eruzioni sulla Luna», ha dichiarato Alberto Saal, professore associato di Scienze Terrestri, Ambientali e Planetarie presso la Brown University e co-autore dello studio. «Al momento il gas si è esaurito, quindi non è facile rispondere a questa domanda». La ricerca, pubblicata sulla rivista Nature Geoscience, suggerisce che la lava associata alle fontane di fuoco lunari contenesse notevoli quantità di carbonio. Mentre saliva dalle profondità lunari, il carbonio si è combinato con l’ossigeno generando notevoli quantità di monossido di carbonio (CO, che sarebbe dunque il principale responsabile della formazione di fontane di fuoco sulla superficie lunare. Per molti anni si è pensato che la Luna fosse priva di sostanze volatili come l’idrogeno e carbonio. Questo è rimasto vero fino a quando, nell’ultimo decennio, sono stati individuati degli elementi volatili nei campioni lunari. Nel 2008 Saal e colleghi hanno rilevato presenza di acqua nei granelli vulcaniche lunari. A questa scoperta è seguita la rilevazione di zolfo, cloro e fluoro. Se da un lato è emerso che la Luna non è stata completamente impoverita di sostanze volatili, come si pensava, dall’altro è anche vero che nessuno dei volatili rilevati era coerente con eruzioni tipo fontana di fuoco. Ad esempio, se l’acqua fosse stata la forza trainante, si sarebbero dovute trovare concentrazioni mineralogiche nei campioni recuperati, che invece non sono state osservate. Per questo studio, Saal e i suoi colleghi hanno analizzato accuratamente i grani di vetro riportati sulla Terra dalle missioni Apollo 15 e 17. In particolare, hanno osservato i campioni che contenevano inclusioni vetrose, granelli di magma fuso rimasti intrappolati all’interno di cristalli di olivina. I cristalli sono in grado di intrappolare i gas presenti nel magma prima che questi possano sfuggire. Sebbene in precedenza fossero stati rilevati altri elementi volatili nei materiali vulcanici lunari, la misurazione del carbonio era difficile, per via dei limiti di rilevazione delle tecniche di analisi disponibili. Erik Hauri della Carnegie Institution for Science ha sviluppato una nuova tecnica di indagine che ha migliorato la sensibilità di rilevazione del carbonio di due ordini di grandezza. Questo ha permesso di effettuare misurazioni di fino a 0.1 parti per milione. «Questo grande passo in avanti dipende dalle incredibili capacità dello strumento NanoSIMS della Carnegie, in grado di misurare livelli di carbonio estremamente bassi su oggetti del diametro di un capello umano», ha spiegato Hauri. «È davvero un risultato notevole sia sul piano scientifico che tecnico». I ricercatori hanno analizzato le inclusioni vetrose presenti nel materiale lunare e hanno trovato che i campioni contenevano da 44 a 64 parti per milione di carbonio. Avendo rilevato carbonio, hanno sviluppato un modello teorico per prevedere come sarebbe dovuto fuggire il gas dal magma lunare a varie profondità e pressioni. Il modello era stato utilizzato a lungo per l’analisi di materiali terrestri. Saal e colleghi hanno modificato diversi parametri per adattare il modello al magma lunare. La teoria ha mostrato che il carbonio, combinato con l’ossigeno a formare monossido di carbonio, sarebbe stato eliminato prima rispetto ad altre sostanze volatili. «La maggior parte del carbonio avrebbe prodotto l’emissione di gas sotto la superficie», ha detto Saal. «Mentre altri volatili, come l’idrogeno, sarebbero stati dispersi più tardi, quando il magma si trovava molto più vicino alla superficie e dopo che la lava aveva iniziato a rompersi in piccoli globuli. Questo indica che il carbonio deve essere stato dominante nelle fasi iniziali». Oltre a fornire una risposta alle domande di vecchia data circa le fontane di fuoco lunari, i risultati possono garantire anche un’ulteriore prova del fatto che alcuni bacini di materiali volatili all’interno della Luna hanno origini comuni con quelli terrestri, dicono i ricercatori. La quantità di carbonio rilevata nelle inclusioni vetrose è risultata molto simile a quella trovata nei basalti emersi dalle dorsali medio-oceaniche della Terra. Saal e i suoi colleghi avevano già dimostrato in precedenza che la Terra e la Luna hanno concentrazioni simili di acqua e di altre sostanze volatili, riportando anche che i rapporti tra gli isotopi di idrogeno dei campioni lunari sono simili a quelli terrestri. Se le sostanze volatili terrestri e lunari hanno effettivamente una fonte comune, questo comporta vincoli stringenti per le origini del nostro satellite. Gli scienziati ritengono che la Luna si sia formata quando la Terra è stata colpita da un oggetto delle dimensioni di Marte nei suoi primi stadi di vita. I detriti prodotti da tale impatto avrebbero permesso la formazione della Luna come la conosciamo oggi. «Le prove raccolte sui volatili indicano o che una parte di questi elementi presenti sulla Terra sono sopravvissuti all’impatto e sono rimasti all’interno della Luna, oppure che sono stati portati sia sulla Terra che sulla Luna da una fonte comune, probabilmente un bombardamento di meteoriti», ha detto Saal. «Negli ultimi anni» ha commentato Diego Turrini dell’INAF – Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali «le missioni spaziali nel Sistema Solare interno ci hanno rivelato tracce di elementi volatili, talvolta in quantità insospettate, persino nei posti più inattesi come il caldo Mercurio o il piccolo e arido asteroide Vesta. Questi nuovi risultati sul carbonio lunare aggiungono un tassello a questo mosaico e rafforzano l’idea che gli elementi volatili possano essere stati presenti nella regione dei pianeti terrestri fin dagli inizi del Sistema Solare, forse in consequenza di qualche evento su grande scala».
di Elisa Nichelli (INAF)

Vortici lunari: i responsabili sono le comete?

Sono delle strane strutture chiare e sinuose che si estendono per decine o anche migliaia di chilometri sulla superficie lunare. La maggior parte di esse si trova sulla faccia nascosta della Luna, ma la più famosa, che prende il nome di formazione Reiner Gamma (dal suo profilo simile alla lettera dell’alfabeto greco), può essere ammirata puntando un telescopio verso l’Oceanus Procellarum, il grande bacino sul bordo occidentale del lato visibile del nostro satellite naturale. Reiner Gamma è uno dei cosiddetti vortici lunari. La loro origine è ancora dibattuta, ma ora un nuovo studio condotto da Peter Schultz (della Brown University, USA) e Megan Bruck Syal (ricercatrice presso il Lawrence Livermore National Laboratory, USA) suggerisce che molte delle loro peculiarità possono essere riconducibili ad impatti di comete sulla superficie lunare. Il dibattito sulla natura di queste strane configurazioni seleniche si accende negli anni ’70 del secolo scorso, quando gli scienziati rilevano delle piccole anomalie nel campo magnetico della crosta lunare proprio in corrispondenza dei vortici: lì l’intensità è maggiore che in altre parti. Da questa scoperta, alcuni scienziati hanno proposto l’ipotesi che lo scudo magnetico presente in quelle zone le avrebbe protette con maggiore efficienza dal bombardamento del vento solare, mantenendo il loro aspetto così insolitamente chiaro e brillante. Ma Schultz aveva un’idea diversa sull’origine di questi vortici, una convinzione nata dall’attenta osservazione delle zone di atterraggio e decollo delle missioni del programma Apollo. «Si poteva notare che tutta l’area intorno ai moduli lunari era liscia e luminosa e questo a causa del gas espulso dai motori dei veicoli spaziali che aveva spazzato la superficie », spiega Schultz. «Queste osservazioni hanno iniziato a farmi pensare che a produrre i vortici potessero essere stati gli impatti di comete». Le comete sono infatti avvolte da una atmosfera gassosa, che prende il nome di chioma. Schultz riteneva che quando questi corpi celesti si schiantano sulla Luna, la loro chioma può spazzare via gli strati più superficiali della polvere lunare nell’area dell’impatto, in modo molto simile all’effetto prodotto dai gas dei razzi dei moduli lunari. L’idea era stata già avanzata nel 1980 dallo scienziato sulla rivista Nature. Ora il nuovo studio di Schultz e della Bruck Syal pubblicato sulla rivista Icarus ha affrontato la questione da un punto di vista diverso, provando cioè a simulare gli effetti di impatti cometari sulla Luna e confermando ancora come questo tipo di fenomeni sia in grado di produrre effetti del tutto coerenti con i vortici lunari che osserviamo. L’ipotesi dell’impatto della cometa potrebbe anche spiegare la presenza di anomalie magnetiche in prossimità dei vortici. Le simulazioni hanno infatti mostrato che un impatto di cometa possiede un’energia sufficiente a fondere una parte delle minuscole particelle di polvere che velano la superficie della Luna. Quando quelle ricche di ferro si fondono e poi si raffreddano, registrano in modo permanente la presenza del campo magnetico presente al momento dello scontro. «Le comete portano con sé un campo magnetico creato dal flusso di particelle cariche che interagiscono con il vento solare» spiega Schultz. «Quando il gas si scontra con la superficie lunare, il campo magnetico cometario viene amplificato e ‘memorizzato’ in quelle piccole particelle nel momento in cui si solidificano di nuovo. Insomma, tutto ciò che vediamo nelle simulazioni di impatti di comete è coerente coni turbinii che vediamo sulla Luna. Secondo noi questo processo fornisce una spiegazione coerente, ma potrebbero essere necessarie nuove missioni lunari per risolvere in maniera definitiva la questione».
di Marco Galliano (INAF)

L’età della Luna? 4,47 miliardi di anni

Il più violento impatto avvenuto nelle prime fasi di formazione del Sistema solare interno, quasi cinque miliardi di anni fa, è quello da cui si è formata la Luna, il nostro satellite. Individuare con precisione quando questo titanico scontro tra corpi celesti primordiali – la proto Terra sulla quale ha impattato altro proto pianeta di massa più piccola – è però un compito tutt’altro che scontato. Anche la strada che poteva apparire più semplice, quella cioè di datare i numerosi di campioni di roccia lunare riportati a Terra dalle missioni Apollo, ad oggi non ha restituito risultati unanimemente accettati dalla comunità scientifica internazionale. Numerosi sono gli studi che provano a dirimere la delicata questione, analizzando il problema da punti di vista diversi e utilizzando differenti metodologie d’indagine. Dell’ultimo in ordine di tempo ne avevamo dato notizia solo qualche giorno fa anche qui su Media INAF.
Una nuova indagine, guidata da Bill Bottke dell’Institute for the Science of Exploration Targets (ISET) presso il Southwest Research Institute negli Stati Uniti e appena pubblicata sulla rivista Science fornisce un nuovo contributo sulla dibattuta vicenda. Stavolta provando ad ‘attaccare’ il problema da un’angolazione un po’ diversa.
I ricercatori partono infatti dal considerare che dallo scontro primordiale non si è solo venuto a formare un anello di materiali attorno alla proto Terra che poi, condensandosi, avrebbero dato origine alla Luna. Una frazione del materiale schizzato via nell’impatto, poco meno di un centesimo della massa della Terra, avrebbe avuto, come risulta da simulazioni al calcolatore, energia sufficiente per raggiungere addirittura la fascia degli asteroidi. Verosimilmente, una parte di questi proiettili, grandi anche qualche chilometro, si sarebbe a sua volta scontrata con alcuni degli asteroidi della fascia principale. Questa carambola spaziale sarebbe avvenuta, come risulta dalle simulazioni, a velocità molto maggiori di quelle che tipicamente si verificano negli urti reciproci tra asteroidi della fascia principale, lasciando nei materiali risultanti tracce indelebili dovute al grande calore sviluppato negli scontri.
Basandosi su questo scenario, i ricercatori hanno provato a ricavare grazie a simulazioni al calcolatore l’epoca in cui questi impatti secondari si sono verificati e l’intensità di questo bombardamento, confrontando i risultati con le informazioni di passati eventi di violenti riscaldamenti individuati in alcune meteoriti raccolte qui sulla Terra. I risultati che emergono da questo studio indicano per la Luna un’età di circa 4,47 miliardi di anni. In confronto, i più antichi materiali nel Sistema solare che abbiamo finora rinvenuto in alcune meteoriti sono di appena cento milioni di anni prima.
«La Luna è l’unico corpo celeste che l’umanità è riuscita a visitare di persona fino ad ora eppure, a dispetto delle visite effettuate e dei numerosi campioni riportati sulla Terra, il mistero della sua origine è un problema ancora attuale» commeta Diego Turrini, planetologo dell’INAF. «La teoria dell’impatto gigante ne spiega la nascita con un evento abbastanza “naturale” nella vita di un pianeta agli albori del Sistema solare e ci fornisce una finestra temporale in cui quest’ultimo dovrebbe avere avuto luogo. Nonostante questo, però, le incertezze sui tempi e i modi dell’impatto gigante sono ancora molte. Lo studio presentato in questo articolo ci offre una nuova prospettiva su questo problema. I meteoriti provenienti dalla fascia degli asteroidi portano infatti impressi nella loro composizione i ricordi degli eventi che hanno influenzato la loro vita e, guardando sufficientemente indietro nel tempo, gli autori dello studio sono stati capaci di trovare le tracce degli impatti causati dai frammenti strappati dalla Terra dall’impatto gigante. Oltre alla loro importanza per la datazione della nascita della Luna, questi risultati sono significativi perché ci mostrano come i diversi corpi del Sistema Solare siano indissolubilmente legati l’uno all’altro e come studiandoli nel loro insieme possiamo migliorare la nostra comprensione di ciascuno di essi».
di Marco Galliani (INAF)

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