Un’anomalia nelle viscere della Terra potrebbe essere un residuo della collisione avvenuta circa 4,5 miliardi di anni fa e che diede origine alla Luna.
La ricerca parte da una delle tesi più accreditate sulla formazione del nostro satellite naturale, quella dell’impatto gigante, che nel tempo è stata perfezionata con diversi modelli.
Circa 4,5 miliardi di anni fa si verificò un’imponente collisione, nota appunto come ‘impatto gigante’, tra la Terra primordiale, Gaia, e un proto-pianeta, Theia. La Luna si sarebbe formata dai detriti generati da questa collisione, ipotesi confermata da misurazioni isotopiche che dimostrano la similitudine di alcuni componenti tra la Terra e il suo satellite.
Lo studio, pubblicato su Nature e guidato da Hongping Deng dell’Osservatorio Astronomico di Shangai (Shao), si basa su un nuovo metodo della fluidodinamica computazionale chiamato Meshless Finite Mass (Mfm), che crea simulazioni accurate della turbolenza e della miscelazione dei materiali.
Utilizzando questo nuovo approccio e conducendo numerose simulazioni dell’impatto gigante, Deng ha scoperto che, dopo lo scontro, il mantello terrestre mostrava già una stratificazione. Nello specifico, il mantello superiore presentava un oceano di magma, creato dal materiale proveniente da Gaia e Theia, mentre il mantello inferiore è rimasto in gran parte solido e ha mantenuto la composizione materiale di Gaia.
«Ricerche precedenti avevano posto un’enfasi eccessiva sulla struttura del disco di detriti (il precursore della Luna) e avevano trascurato l’impatto della gigantesca collisione sulla Terra primordiale – ha detto Deng – Invece, l’impatto gigantesco che ha formato la Luna sembra essere l’origine dell’eterogeneità del mantello primordiale e segna il punto di partenza per l’evoluzione geologica della Terra nel corso di 4,5 miliardi di anni».
Secondo Deng e i geofisici del Politecnico Federale Svizzero di Zurigo, la stratificazione del mantello potrebbe essersi mantenuta fino ai giorni nostri e nello specifico, lo strato inferiore sarebbe composto da materiale gaiano pre-impatto, con ha una composizione diversa di elementi rispetto al mantello superiore.
L’eterogeneità del mantello terrestre è rappresentata da due regioni anomale (Large Low Velocity Provinces – Llvp): una si trova sotto la placca tettonica africana e l’altra sotto la placca tettonica del Pacifico. Quando le onde sismiche attraversano queste aree, la velocità delle onde si riduce notevolmente, con un impatto significativo sulla struttura delle placche tettoniche e la separazione e l’aggregazione dei supercontinenti. Ulteriori simulazioni sembrerebbero confermare che circa il 2 per cento della massa terrestre appartiene a Theia (quindi con materiale simile alle rocce lunari) e si trova nel mantello inferiore.
Attraverso il metodo dell’Idrodinamica delle particelle levigate (Sph) il gruppo di ricerca, con l’aiuto dell’astrofisico Jacob Kegerreis, ha calcolato che il ferro contenuto in Theia avrebbe reso più denso il materiale di Gaia che, essendo più pesante, è sprofondato in fondo al mantello. I moti convettivi all’interno della Terra avrebbero poi formato le due regioni Llvp a cui appartengono, per esempio, Islanda e Hawaii. Alcuni campioni di basalto che costituiscono queste isole sono composti infatti da elementi diversi dai tipici materiali di superficie che sarebbero in seguito emersi dal mantello inferiore con i moti convettivi.
Secondo i ricercatori, combinando una gamma più ampia di campioni di roccia con modelli di impatto gigante più raffinati, in futuro si potranno dedurre la composizione e la dinamica orbitale di Gaia e Theia.
«Questa ricerca fornisce anche ispirazione per comprendere la formazione e l’abitabilità degli esopianeti oltre il nostro sistema solare» ha concluso Deng.
Crediti immagini: H.Deng e R. Bi
