La Luna rappresenta l’unico satellite naturale della Terra, un corpo celeste roccioso che orbita attorno al nostro pianeta a una distanza media di circa 384mila km. La spiegazione scientifica più accreditata per la sua origine risiede nel cosiddetto “impatto gigante“, una collisione ad altissima energia avvenuta circa 4,5 miliardi di anni fa tra un proto-pianeta delle dimensioni di Marte, chiamato Theia, e la giovane Terra primordiale. Mentre la Luna appena formata si raffreddava partendo da un oceano di magma incandescente, diversi strati con differente contenuto di ferro e composizioni minerali si cristallizzarono per formare la struttura interna che conosciamo oggi. Poiché la Luna non possiede né agenti atmosferici né tettonica delle placche, la sua composizione e la sua struttura interna sono rimaste pressoché immutate sin dalla sua formazione, agendo come una sorta di capsula del tempo. Studiare l’interno lunare permette quindi di ottenere informazioni preziose sulla composizione della Terra primitiva e sulla complessa storia evolutiva del sistema Terra-Luna, offrendo una prospettiva unica sui processi geologici che hanno plasmato il nostro vicinato spaziale.
Onde sismiche e segreti minerali
Fino ad oggi, le informazioni sulla struttura interna della Luna sono state ricavate principalmente dai dati sismici registrati dai sismometri installati durante le missioni Apollo della NASA. Tuttavia, collegare la velocità delle onde sismiche a specifiche composizioni minerali richiede una conoscenza approfondita di come queste onde si propagano nei minerali del mantello lunare sotto condizioni di alta pressione e temperatura. A differenza dei minerali terrestri, i dati sull’elasticità dei minerali lunari – che sono sostanzialmente più ricchi di ferro rispetto alle loro controparti terrestri – sono sempre stati piuttosto scarsi. Un team di ricerca presso il GRC ha indagato le velocità delle onde P e S e la densità di un aggregato di ortopirosseno lunare. Utilizzando tecniche a ultrasuoni combinate con misurazioni sismiche ai raggi X in una pressa multi-incudine presso la struttura di radiazione di sincrotrone SPring-8 in Giappone, i ricercatori hanno testato il materiale fino a pressioni di 5,5 GPa e temperature di 1.273 K.
Un impatto più denso e una Luna più attiva
I risultati ottenuti, combinati con i dati esistenti sull’olivina ricca di ferro, hanno permesso di modellare la roccia del mantello superiore lunare. Il nuovo modello indica che per spiegare le osservazioni sismologiche a profondità comprese tra 40 e 740 km, è necessaria una roccia mantellica contenente il 20% di ferro. Questa scoperta suggerisce che il mantello lunare sia molto più metallico di quanto ipotizzato in precedenza. Le implicazioni per la storia del sistema Terra-Luna sono vaste. In primo luogo, il corpo che colpì la Terra, Theia, doveva essere molto più denso e ricco di ferro di quanto si pensasse. Questo scenario apre nuove strade per comprendere la dinamica interna della Luna primordiale: una maggiore presenza di ferro suggerisce un vulcanismo più attivo e una dinamica interna vigorosa. Tali condizioni avrebbero portato a un raffreddamento più rapido della struttura, ma allo stesso tempo avrebbero alimentato una dinamo lunare (il meccanismo che genera il campo magnetico) capace di durare molto più a lungo nel tempo.
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