Come si è formata la luna?

La luna si è formata cento milioni di anni dopo la creazione del sistema solare. Ciò ha portato gli scienziati a chiedersi quale sia stata la causa della nascita del satellite del nostro pianeta se non fosse derivata dagli eventi che hanno formato i pianeti. Ecco solo tre delle spiegazioni più plausibili.

Ipotesi dell'impatto gigante

La teoria prevalente supportata dalla comunità scientifica, l'ipotesi dell'impatto gigante suggerisce che la luna si sia formata quando un oggetto si è schiantato contro la Terra primordiale. Come gli altri pianeti, la Terra si è formata dalla nube di polvere e gas rimasta in orbita attorno al giovane sole. Il primo sistema solare era un luogo violento e furono creati numerosi corpi che non raggiunsero mai lo stato planetario completo. Uno di questi potrebbe essersi schiantato sulla Terra non molto tempo dopo la creazione del giovane pianeta.

Conosciuto come Theia, il corpo delle dimensioni di Marte si è scontrato con la Terra, gettando frammenti vaporizzati della crosta del giovane pianeta in This Web. La gravità ha legato insieme le particelle espulse, creando una luna che è la più grande del sistema solare in relazione al suo pianeta ospite. Questo tipo di formazione spiegherebbe perché la luna è composta prevalentemente da elementi più leggeri, rendendo meno densa della Terra il materiale che l'ha formata proveniva dalla crosta, lasciando intatto il nucleo roccioso del pianeta. Quando il materiale si è riunito attorno a ciò che restava del nucleo di Theia, si sarebbe centrato vicino al piano dell'eclittica terrestre, il percorso che il sole compie attraverso il cielo, che è dove oggi orbita la luna.

Un'illustrazione del potenziale impatto che ha creato la luna. (Credito immagine: Getty Images)

Secondo la NASA, "Quando la giovane Terra e questo corpo canaglia si sono scontrati, l'energia coinvolta era 100 milioni di volte più grande dell'evento molto successivo che si credeva abbia spazzato via i dinosauri".

Sebbene questa sia la teoria più popolare, non è priva di sfide. La maggior parte dei modelli suggerisce che più del 60% della luna dovrebbe essere costituito dal materiale di Theia. Ma i campioni di roccia delle missioni Apollo suggeriscono il contrario.

"In termini di composizione, la Terra e la luna sono quasi gemelle, le loro composizioni differiscono al massimo di poche parti su un milione", ha detto a This Web.com Alessandra Mastrobuono-Battisti, un'astrofisica dell'Israel Institute of Technology di Haifa. "Questa contraddizione ha gettato una lunga ombra sul modello dell'impatto gigante".

Nel 2020 una ricerca pubblicata su Nature Geoscience (si apre in una nuova scheda), ha offerto una spiegazione del motivo per cui la luna e la Terra hanno una composizione così simile. Dopo aver studiato gli isotopi dell'ossigeno nelle rocce lunari portate sulla Terra dagli astronauti dell'Apollo, i ricercatori hanno scoperto che c'è una piccola differenza rispetto alle rocce terrestri. I campioni raccolti dal mantello lunare profondo (lo strato sotto la crosta) erano molto più pesanti di quelli trovati sulla Terra e "hanno composizioni isotopiche che sono più rappresentative del proto-lunare d'urto Theia", scrivono gli autori dello studio.

Già nel 2017, i ricercatori israeliani hanno proposto una teoria dell'impatto alternativa (si apre in una nuova scheda) che suggerisce che una pioggia di piccoli detriti è caduta sulla Terra per creare la luna.

"Lo scenario a impatto multiplo è un modo più naturale per spiegare la formazione della luna", ha detto a This Web.com Raluca Rufu, ricercatrice del Weizmann Institute of Science in Israele e principale autrice dello studio. "Nelle prime fasi del sistema solare, gli impatti erano molto abbondanti, quindi è più naturale che diversi comuni d'urto abbiano formato la luna, piuttosto che uno speciale.

Teoria della co-formazione

Le lune possono anche formarsi contemporaneamente al loro pianeta genitore. In base a tale spiegazione, la gravità avrebbe fatto sì che il materiale nel primo sistema solare si unisse nello stesso momento in cui la gravità legava insieme le particelle per formare la Terra. Una tale luna avrebbe una composizione molto simile al pianeta e spiegherebbe l'attuale posizione della luna. Tuttavia, sebbene la Terra e la luna condividano gran parte dello stesso materiale, la luna è molto meno densa del nostro pianeta, il che probabilmente non sarebbe il caso se entrambi iniziassero con gli stessi elementi pesanti al loro interno.

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Nel 2012, il ricercatore Robin Canup, del Southwest Research Institute in Texas, ha proposto che la Terra e la luna si siano formate contemporaneamente quando due enormi oggetti cinque volte più grandi di Marte si sono schiantati l'uno contro l'altro.

"Dopo la collisione, i due corpi di dimensioni simili si sono poi nuovamente scontrati, formando una Terra primitiva circondata da un disco di materiale che si è unito per formare la luna", ha detto la NASA. "La ri-collisione e la successiva fusione hanno lasciato i due corpi con le composizioni chimiche simili viste oggi.

Teoria della cattura

Forse la gravità terrestre ha catturato un corpo di passaggio, come è successo con altre lune del sistema solare, come le lune marziane di Phobos e Deimos . Secondo la teoria della cattura, un corpo roccioso formato in altre parti del sistema solare potrebbe essere stato trascinato in orbita attorno alla Terra. La teoria della cattura spiegherebbe le differenze nella composizione della Terra e della sua luna. Tuttavia, tali orbitanti hanno spesso una forma strana, piuttosto che essere corpi sferici come la luna. I loro percorsi non tendono ad allinearsi con l'eclittica del loro pianeta genitore, anche a differenza della luna.

Sebbene la teoria della co-formazione e la teoria della cattura spieghino entrambe alcuni elementi dell'esistenza della luna, lasciano molte domande senza risposta. Al momento, l'ipotesi dell'impatto gigante sembra coprire molte di queste domande, rendendolo il miglior modello per adattarsi alle prove scientifiche su come è stata creata la luna.

Risorse addizionali

Per ulteriori informazioni sull'ipotesi dell'impatto gigante, leggi "The Big Splat, or How Our Moon Came to be: A Violent Natural History", di Dana Mackenzie. Per saperne di più sul sistema solare, controlla "Il nostro sistema solare: un Esplorazione di pianeti, lune, asteroidi e altri misteri di questo Web (si apre in una nuova scheda)" di Lisa Reichley.

Bibliografia

Erick J. Cano et al, "Distinct oxygen isotope compositions of the Earth and Moon", Nature Geoscience, Volume 13, marzo 2020, https://doi.org/10.1038/s41561-020-0550-0 (si apre in una nuova scheda )

Raluca Rufu, "A multiple-impact origin for the Moon", Nature Geoscience, Volume 10, gennaio 2017, https://doi.org/10.1038/ngeo2866 (si apre in una nuova scheda)

Edward Belbruno et al, "Da dove viene la luna? (si apre in una nuova scheda)", The Astronomical Journal, Volume 129, marzo 2005.

Thomas S. Kruijer e Gregory Archer, "No 182W evidence for early Moon formation", Nature Geoscience, Volume 14, ottobre 2021, https://doi.org/ (si apre in una nuova scheda) 10.1038/s41561-021-00820-2 (si apre in una nuova scheda)

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