La Luna si sarebbe formata in seguito a un impatto catastrofico tra la giovane Terra e un protopianeta, a cui è stato dato il nome di Theia. Questo corpo, che doveva avere più o meno le dimensioni di Marte, si sarebbe scontrato con il nostro pianeta quattro miliardi e mezzo di anni fa, mentre procedeva a una velocità di circa 36.000 chilometri orari.
La Terra era ancora un pianeta caldissimo, in formazione. La potenza della collisione fu tale da sconvolgere la morfologia di entrambi i corpi, deformandoli e facendogli disgregare parte del materiale, producendo detriti. Questi ultimi, a causa della violenza dello scontro, finirono spazzati via, formando un disco di materiali orbitanti attorno al nostro pianeta. Nel corso del tempo, la gravità ha pian piano riaggregato questi frammenti fino a creare un nuovo corpo unico: la Luna.
Questo scenario ipotetico è chiamato ‘del gigantesco impatto’, (giant impact hypothesis, proposto nel 1975 da William Hartmann e Donald Davis) e rappresenta oggi il principale e più accreditato modello scientifico per spiegare la formazione della Luna. Ma cosa successe esattamente durante quella collisione? Soprattutto, come si passò da due corpi planetari che si scontravano alla Luna che vediamo oggi, nello specifico?
Per scoprire nuovi dettagli dell’evento, gli scienziati negli anni sono ricorsi a simulazioni al computer sempre più accurate. Ricostruire qualcosa avvenuto miliardi di anni fa è impossibile tramite l’analisi diretta, ma utilizzando processi fisici sempre più sofisticati si può rendere il modello più dettagliato e affidabile.
La sequenza teorizzata dagli scienziati circa la formazione della Luna: l’impatto, la perdita di detriti, la disposizione intorno alla Terra e la riaggregazione in un corpo unico orbitante (credit: Nasa, London History Museum)
Proprio in questa direzione, è stato pubblicato di recente su The Astrophysical Journal Letters un nuovo studio curato dal Southwest Research Institute, in collaborazione con l’Università dell’Arizona. Il gruppo di ricercatori ha mantenuto alla base delle simulazioni lo scenario del gigantesco impatto, introducendo nei calcoli un elemento che finora era stato considerato poco importante: la resistenza meccanica dei materiali che formavano la Terra e Theia.
Nei più accettati scenari simulati in precedenza, lo scontro distrugge gran parte di Theia, produce un enorme disco di materiale in orbita attorno alla Terra che nel tempo si aggrega, dando vita al nostro satellite.
Il nuovo studio suggerisce però che, modificando le condizioni iniziali, l’esito può essere molto diverso. In particolare, aggiungendo i parametri sulla struttura termica interna di Terra e Theia, la simulazione ha mostrato che, in determinate condizioni, una Luna integra può emergere già nel giro di circa cinque ore dalla collisione.
Questo non significa che la Luna si sia necessariamente formata in esattamente cinque ore, ma che, secondo il nuovo modello, non si può escludere che sia nata sostanzialmente assemblata già a seguito dell’impatto, senza passare per il disco di detriti orbitanti.
A determinare la differenza nei risultati è stata anche l’inclusione dei parametri relativi alla temperatura della Terra e di Theia prima della collisione, non solo successivamente. Poiché un materiale caldo è generalmente più debole di uno freddo, la sua capacità di resistere alla deformazione cambia.
I protopianeti nelle prime fasi della loro storia sono generalmente molto caldi e si raffreddano con il passare del tempo. Secondo le nuove simulazioni, la temperatura dei due corpi al momento dell’impatto potrebbe aver influenzato il modo in cui la Luna si è formata. Se così fosse, il nostro satellite potrebbe conservare nelle sue caratteristiche attuali una sorta di traccia delle condizioni termiche del Sistema solare primordiale.
Questo apre una possibilità interessante: studiare la Luna oggi potrebbe aiutare gli scienziati a capire non soltanto come si formò, ma anche quando avvenne il gigantesco impatto che le diede origine.
Il nuovo modello non risolve però un’obiezione discussa da lungo tempo: se la Luna fosse nata dall’impatto con un altro corpo planetario, ci aspetteremmo una composizione almeno in parte diversa da quella terrestre, mentre invece la Terra e la Luna sono sorprendentemente simili dal punto di vista isotopico e chimico.
Come spiegare questa differenza tra ipotesi e riscontri reali? Una possibile spiegazione è che Theia e la proto-Terra si siano formate in origine nella stessa regione del disco di gas e polveri che circondava il giovane Sole. Questo vuol dire che avrebbero avuto una composizione simile fin dall’inizio.
Questo nuovo studio aggiunge un tassello significativo alla storia della nascita della Luna, senza cambiare lo scenario fondamentale del gigantesco impatto. Considerare lo stato termico di Terra e Theia mostra che lo stesso modello può però portare alla formazione del nostro satellite attraverso modalità, tempi ed esiti diversi.
Guarda anche un video che mostra la simulazione computerizzata più accreditata finora sulla formazione della Luna, prodotta dall’impatto tra la Terra e il pianeta Theia 👉
Immagine in cima alla pagina: ricostruzione artistica del momento in cui Theia colpisce la Terra, quattro miliardi e mezzo di anni fa
Crediti: Nasa, Jpl- Caltech
