Miliardi di anni fa il nostro pianeta era molto diverso da quello che conosciamo oggi: a quel tempo, è stato colpito da un oggetto delle dimensioni di Marte, chiamato Theia, e da quella collisione si è formata la Luna. Come si sia verificata esattamente questa formazione è un enigma scientifico che i ricercatori hanno studiato per decenni, senza una risposta conclusiva.
La maggior parte delle teorie sostiene che la Luna si sia formata a partire dai detriti di questa collisione, fondendosi in orbita nel corso di mesi o anni. Una nuova simulazione propone una teoria diversa: la Luna potrebbe essersi formata immediatamente, nel giro di poche ore, quando materiale proveniente dalla Terra e da Theia è stato lanciato direttamente in orbita dopo l’impatto.
“Ciò apre una gamma completamente nuova di possibili punti di partenza per l’evoluzione della Luna,” ha affermato Jacob Kegerreis, ricercatore presso l’Ames Research Center della NASA nella Silicon Valley in California, autore principale del paper pubblicato su The Astrophysical Journal Letters. “Siamo entrati in questo progetto non sapendo esattamente quali sarebbero stati i risultati di queste simulazioni ad alta risoluzione. Quindi, oltre alla grande rivelazione per cui le risoluzioni standard possono fornire risposte fuorvianti, è stato ancora più emozionante scoprire che i nuovi risultati potessero includere un allettante satellite simile alla Luna in orbita“.
Le simulazioni utilizzate in questa ricerca sono tra le più dettagliate nel loro genere, e operano alla più alta risoluzione di qualsiasi simulazione eseguita per studiare le origini della Luna o altri impatti giganti. Questa potenza di calcolo aggiuntiva ha dimostrato che le simulazioni a bassa risoluzione possono perdere aspetti importanti di questo tipo di collisioni, ed ha consentito ai ricercatori di vedere emergere nuovi comportamenti in un modo che studi precedenti semplicemente non potevano vedere.
Un puzzle di storia planetaria
Comprendere le origini della Luna richiede l’utilizzo di ciò che sappiamo sul satellite – la nostra conoscenza della sua massa, orbita e l’analisi di campioni di roccia lunare – e l’elaborazione di scenari che potrebbero portare a ciò che vediamo oggi.
Le precedenti teorie prevalenti potrebbero spiegare abbastanza bene alcuni aspetti delle proprietà della Luna, come la sua massa e l’orbita, ma con alcune importanti precisazioni. Un mistero insoluto è il motivo per cui la composizione della Luna è così simile a quella della Terra. Gli scienziati possono studiare la composizione di un materiale in base alla sua firma isotopica, un indizio chimico su come e dove è stato creato un oggetto. I campioni lunari che gli scienziati sono stati in grado di studiare in laboratorio mostrano firme isotopiche molto simili alle rocce della Terra, a differenza delle rocce di Marte o di altre zone del Sistema Solare. Ciò rende probabile che gran parte del materiale che compone la Luna provenisse originariamente dalla Terra.
Negli scenari in cui Theia viene fatta schizzare in orbita e si mescola solo con un po’ di materiale dalla Terra, è meno probabile avere somiglianze così forti, a meno che Theia non fosse anche isotopicamente simile alla Terra, un’improbabile coincidenza. 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.
Sono state proposte altre teorie per spiegare queste somiglianze, come il modello di synestia – in cui la Luna si forma all’interno di un vortice di roccia vaporizzata dalla collisione – ma queste faticano a spiegare l’attuale orbita della Luna.
Questa teoria di formazione più veloce e a stadio singolo offre una spiegazione più pulita ed elegante per entrambi questi problemi irrisolti. Potrebbe anche offrire nuovi modi per trovare risposte ad altri misteri. Questo scenario può mettere la Luna in un’orbita ampia con un interno che non è completamente fuso, spiegando potenzialmente proprietà come l’orbita inclinata e la crosta sottile, rendendola una delle ipotesi più allettanti per le origini del satellite.
Avvicinarsi alla conferma di quale di queste teorie è corretta richiederà l’analisi dei futuri campioni lunari riportati sulla Terra dalle future missioni Artemis della NASA. Un giorno gli scienziati saranno in grado di confrontare come i dati del mondo reale corrispondono a questi scenari simulati e cosa indicano su come la Luna si è evoluta nei suoi miliardi di anni di storia.
Un’origine condivisa
Oltre a saperne di più sulla Luna, questi studi possono avvicinarci alla comprensione di come la nostra Terra sia diventata il mondo che conosciamo oggi.
“Più impariamo su come è nata la Luna, più scopriamo sull’evoluzione della nostra Terra,” ha affermato Vincent Eke, ricercatore della Durham University e coautore dell’articolo. “Le loro storie sono intrecciate, e potrebbero trovare eco nelle storie di altri pianeti cambiati da collisioni simili o molto diverse“.
Il cosmo è pieno di collisioni: gli impatti sono una parte essenziale del modo in cui i corpi planetari si formano ed evolvono. Riguardo la Terra, sappiamo che l’impatto con Theia e altri cambiamenti nel corso della sua storia fanno parte del modo in cui è stata in grado di raccogliere i materiali necessari per la vita. Più gli scienziati riusciranno a simulare e analizzare cosa c’è in gioco in queste collisioni, più preparati saremo a capire come un pianeta potrebbe evolversi per essere abitabile come la nostra Terra.
