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Secondo la teoria scientifica più accreditata, detta dell’Impatto Gigante, la Luna si sarebbe formata in seguito a una collisione castastrofica tra le Terra e un pianeta chiamato Theia, probabilmente delle dimensioni di Marte.
A proporla furono William Hartmann e Donald Davis, nel 1975.
Oggi, un gruppo di ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (Mit), insieme a colleghi di istituti in Cina, Svizzera e Stati Uniti, ha individuato in alcune rocce terrestri antichissime un’impronta chimica che potrebbe appartenere alla ‘proto-Terra’, cioè il pianeta primordiale precedente all’Impatto Gigante, dal quale 4,5 miliardi di anni fa avrebbe avuto origine la Terra attuale.
I risultati di questa scoperta, pubblicati su Nature Geosciences, mettono in discussione l’idea secondo cui la collisione titanica da cui è scaturita la Luna avrebbe cancellato ogni traccia della composizione originaria del pianeta.
Le tracce in questione si trovano in un leggero squilibrio negli isotopi del potassio, individuato in campioni di rocce provenienti da Groenlandia, Canada e Hawaii, quest’ultime generate da eruzioni che attingono al mantello profondo.
Il potassio esiste in tre isotopi naturali: 39, 40 e 41. Normalmente la proporzione tra questi isotopi è stabile e uniforme in tutti i materiali terrestri. Tuttavia, il gruppo di ricercatori autori dello studio, guidato da Nicole Nie, docente al Mit, e che vede il contributo degli scienziati della Carnegie Institution, dell’Eth di Zurigo, della Scripps Institution of Oceanography e dell’Università di Chengdu, ha misurato nelle rocce analizzate una piccola ma significativa carenza di potassio-40.
L’anomalia non può essere spiegata da processi geologici successivi né da impatti meteoritici noti, quindi potrebbe trattarsi di materiale formatosi nella fase più antica della Terra che si è conservato intatto ancora oggi.
«Questa potrebbe essere la prima prova diretta della conservazione di materiali della proto-Terra – ha affermato la dottoressa Nie – Osserviamo un frammento della Terra più antica, precedente al grande impatto. È straordinario, perché ci saremmo aspettati che questa firma primitiva fosse stata lentamente cancellata dall’evoluzione geologica del pianeta».
Per comprendere il significato di questa scoperta, bisogna tornare all’alba del Sistema solare. Allora, una nube di gas e polveri si stava condensando per dare origine ai primi corpi solidi: meteoriti, planetesimi e infine i pianeti rocciosi.
La proto-Terra nacque da questa materia incandescente, ma meno di cento milioni di anni dopo l’aggregazione subì un impatto colossale con Theia, che fuse e rimescolò l’intero pianeta dando il via alla formazione della Luna e azzerando, almeno secondo la teoria dell’Impatto Gigante (Big thwack), la sua composizione originaria.
La nuova ricerca ribalta parzialmente questa visione: alcune parti del mantello terrestre sembrerebbero aver mantenuto l’impronta isotopica di quell’epoca remota, sfuggendo al completo rimescolamento chimico.
Lo studio appena pubblicato attinge a uno precedente, del 2023, nel quale Nicole Nie e colleghi avevano analizzato meteoriti provenienti da diverse regioni del Sistema solare.
Confrontando le proporzioni degli isotopi del potassio nelle meteoriti con quelle terrestri, gli scienziati avevano notato che ciascun campione mostrava un’impronta diversa, un elemento che poteva rivelarsi utile come ‘tracciante’ dell’evoluzione chimica planetaria. Soprattutto, Nie e il suo team scoprirono che i meteoriti studiati presentavano proporzioni di isotopi di potassio diverse rispetto alla maggior parte dei materiali terrestri.
Sulla Terra, il potassio si trova ovunque in una combinazione isotopica caratteristica, dominata da potassio-39 e potassio-41. Il potassio-40 è però presente solo in quantità estremamente ridotte. Parliamo di un deficit minuscolo, paragonabile, scrivono i ricercatori, a scorgere un solo granello di sabbia scura dentro un secchio pieno di sabbia chiara. Eppure, è una quantità sufficiente a segnalare un’origine diversa.
Per verificare l’origine di questo deficit di potassio-40, il team ha utilizzato modelli numerici che simulano la fusione e il rimescolamento causati dagli impatti e dall’evoluzione geologica successiva.
I risultati mostrano che, la firma isotopica trovata non coincide perfettamente con nessuna meteorite conosciuta finora. Partendo da un materiale iniziale povero di potassio-40, l’effetto combinato di miliardi di anni di impatti e processi interni avrebbe portato a composizioni simili a quelle delle rocce moderne.
Ciò implica che i campioni con deficit isotopico possano davvero rappresentare residui originari della proto-Terra: «Finora abbiamo cercato di ricostruire la composizione originaria del nostro pianeta combinando diversi tipi di meteoriti. Ma questa ricerca indica che il nostro inventario di meteoriti è incompleto: la storia della Terra potrebbe ancora riservarci delle sorprese», ha concluso Nie.
👉 Guarda in questo video di Asi Tv la simulazione dello scenario della teoria dell’Impatto Gigante realizzata nel 2022 dal Computational Cosmology dell’Università di Durham.
Immagine in apertura – Ricostruzione artistica che mostra come poteva apparire la Terra 4,5 miliardi di anni fa, rispetto a oggi
Credit: Tobias Stierli / Nccr PlanetS