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Due nuovi studi svelano il passato ed il presente della Luna


Un nuovo studio pubblicato su Nature dimostra che la Luna ha molto in comune con la Terra, una scoperta che ha importati implicazioni sulla storia della sua formazione. Contemporaneamente, un altro documento apparso su Icarus spiega che il suolo del nostro satellite è in continua mutazione sotto l’azione di cariche elettriche generate dalle particelle cariche rilasciate durante le tempeste solari.


Con la prima ricerca il geochimico Kun Wang, della Washington University in St. Louis, ed il geochimico Stein Jacobsen, professore della Harvard University, hanno sviluppato una tecnica di analisi ad alta precisione per misurare gli isotopi di potassio della Terra e della Luna, le cui differenze erano rimaste finora al di sotto dei limiti di rilevabilità. Tali differenze isotopiche forniscono la prima evidenza sperimentale sull’origine della Luna rispetto ai due modelli più accreditati, ossia la teoria dell’impatto a bassa energia che avrebbe lasciato la proto-Terra ed il suo nuovo satellite avvolti in un’atmosfera di silicato o quella di un violento urto che avrebbe vaporizzato la maggior parte della proto-Terra formando un enorme disco superfluido dalla cui cristallizzazione si sarebbe poi formata la Luna.

A metà degli anni ’70, un gruppo di astrofisici aveva proposto che la Luna fosse nata dalla collisione tra la proto-Terra ed un corpo delle dimensioni di Marte.

Nel 2001, però, un team di scienziati aveva scoperto che le composizioni isotopiche di un gran numero di elementi nelle rocce lunari e terrestri sono quasi identiche. Inoltre, le analisi dei campioni riportati dalle missioni Apollo negli anni ’70 avevano confermato che la Luna ha le stesse abbondanze terrestri di tre isotopi stabili dell’ossigeno. Un fatto piuttosto strano dato che le simulazioni numeriche prevedevano che almeno il 60/80 per cento del materiale dovesse provenire dall’impattatore piuttosto che dal nostro pianeta. Se così fosse stato, le composizioni isotopiche non potevano essere tanto simili dato che i diversi corpi del Sistema Solare hanno ciascuno una loro specifica “impronta digitale” che dipende dal posto in cui si sono formati e, le probabilità che l’impattante avesse le stesse caratteristiche della Terra potevano considerarsi davvero remote.

Una situazione che sembrava mettere in crisi l’ipotesi dell’impatto gigante. Così, nel 2007, fu introdotta l’idea di un’atmosfera composta da vapore di silicato che avrebbe permesso uno scambio di materiale tra la proto-Terra e il disco di materiale circostante dal quale poi sarebbe condensata la Luna. Secondo Wang, i ricercatori che hanno suggerito questa idea sarebbero partiti dall’ipotesi di un impatto a bassa energia ma il processo avrebbe richiesto molto tempo durante il quale, però, buona parte del materiale sarebbe ricaduto sulla Terra ancora in formazione piuttosto che finito aggregato per formare la Luna.

Nel 2015, tornò l’idea dell’impatto violento, un urto tale da vaporizzare il mantello terrestre e da fonderlo con l’impattatore. Da qui sarebbe nata un’atmosfera, in cui sarebbe nata la Luna, estesa su un’area grande 500 volte la Terra. “La miscelazione approfondita di questa atmosfera spiega la composizione isotopica identica della Terra e della Luna“, ha detto Wang. Il mantello si era praticamente trasformato in un “fluido supercritico”, cioè senza una fase liquida e gassosa distinta. I fluidi supercritici possono attraversare i solidi come fossero un gas ma anche dissolvere del materiale come fossero un liquido.

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Nello studio, Wang e Jacobsen hanno esaminato sette campioni di rocce lunari provenienti dalle diverse missioni e confrontato i loro valori di potassio con otto rocce provenienti dal mantello terrestre.

Il potassio ha tre isotopi stabili ma solo due, potassio-41 e potassio-39, sono abbastanza abbondanti da permetterne l’analisi isotopica. I risultati hanno mostrato che le rocce lunari sono state arricchite per circa 0,4 parti per mille dall’isotopo più pesante del potassio e cioè il potassio-41. Secondo Wang, l’unico processo ad alta temperatura in grado di separare gli isotopi di potassio in questo modo deve essere stata la sua condensazione incompleta nel fase di vaporizzazione, durante la fase di formazione della Luna. I calcoli, tuttavia, hanno mostrato che se questo processo fosse avvenuto nel vuoto assoluto l’arricchimento in potassio nelle rocce lunari sarebbe stato ben superiore rispetto ai valori trovati, dato che si abbassa invece per pressioni più alte. Per questo motivo, gli autori credono che la Luna abbia condensato ad una pressione superiore ai 10 bar, ovvero circa 10 volte la pressione atmosferica al livello del mare sulla Terra.

La scoperta, quindi, non favorisce il modello dell’atmosfera di silicato ma supporta invece la teoria dell’impatto violento con un proto-pianeta grazie al quale il materiale proveniente dal mantello terrestre avrebbe dato origine alla Luna.


Leggi: Potassium isotopic evidence for a high-energy giant impact origin of the Moon .

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