Per decenni, gli scienziati hanno riflettuto su come la Terra abbia acquisito il suo unico satellite, la luna. Mentre alcuni hanno sostenuto che si sia formato da materiale perso dalla Terra a causa della forza centrifuga, o è stato catturato dalla gravità terrestre, la teoria più ampiamente accettata è che la luna si sia formata circa 4,5 miliardi di anni fa quando un oggetto delle dimensioni di Marte (chiamato Theia) si è scontrato con una proto-Terra (ovvero l'ipotesi dell'impatto gigante).

Però, poiché la proto-Terra ha subito molti impatti da gigante, si prevede che diverse lune si siano formate in orbita attorno ad esso nel tempo. Sorge così la domanda, che fine hanno fatto queste lune? Sollevando proprio questa domanda, un team di scienziati internazionali ha condotto uno studio in cui suggeriscono che queste "lune" potrebbero essersi schiantate di nuovo sulla Terra, lasciando solo quello che vediamo oggi.

Lo studio, intitolato "Moonfalls:collisioni tra la Terra e le sue lune passate", recentemente apparso online ed è attualmente in fase di revisione per la pubblicazione da parte del Avvisi mensili della Royal Astronomical Society . Lo studio è stato condotto da Uri Malamud, un borsista post-dottorato del Technion Israeli Institute of Technology, e comprendeva membri dell'Università di Tubinga, Germania, e l'Università di Vienna.

Per il loro studio, Il dottor Malamud e i suoi colleghi hanno considerato cosa sarebbe successo se la Terra, nella sua prima forma, aveva subito molteplici impatti giganti che precedettero la collisione con Theia. Ciascuno di questi impatti avrebbe avuto il potenziale per formare una "luna" di massa sublunare che avrebbe interagito gravitazionalmente con la proto-Terra, così come eventuali lune precedentemente formate.

In definitiva, questo avrebbe portato a fusioni luna-luna, le lune vengono espulse dall'orbita terrestre, o le lune che cadono sulla Terra. Alla fine, Il dottor Malamud e i suoi colleghi hanno scelto di indagare su quest'ultima possibilità, in quanto non è stato precedentemente esplorato dagli scienziati. Cosa c'è di più, questa possibilità potrebbe avere un impatto drastico sulla storia e l'evoluzione geologica della Terra. Come ha indicato Malamud a Universe Today via e-mail:

"Nell'attuale comprensione della formazione dei pianeti, le ultime fasi della crescita del pianeta terrestre sono avvenute attraverso molte gigantesche collisioni tra embrioni planetari. Tali collisioni formano significativi dischi di detriti, che a loro volta possono diventare lune. Come abbiamo suggerito e sottolineato in questo e nei nostri precedenti articoli, date le velocità di tali collisioni e l'evoluzione delle lune, l'esistenza di più lune e le loro mutue interazioni porteranno alla caduta della luna. È un intrinseco, parte inevitabile dell'attuale teoria della formazione dei pianeti."

Però, perché la Terra è un pianeta geologicamente attivo, e poiché la sua atmosfera densa porta all'erosione e agli agenti atmosferici naturali, la superficie cambia drasticamente con il tempo. Come tale, è sempre difficile determinare gli effetti degli eventi accaduti durante i primi periodi della Terra, ovvero l'Eone Adeano, iniziata 4,6 miliardi di anni fa con la formazione della Terra e terminata 4 miliardi di anni fa.

Per verificare se si sarebbero potuti verificare più impatti durante questo Eon, risultando in lune che alla fine caddero sulla Terra, il team ha condotto una serie di simulazioni idrodinamiche di particelle lisce (SPH). Hanno anche considerato una gamma di masse lunari, angoli di impatto della collisione e velocità di rotazione iniziale della proto-Terra. Fondamentalmente, se le lune cadessero sulla Terra in passato, avrebbe alterato la velocità di rotazione della proto-Terra, risultante nel suo attuale periodo di rotazione siderale di 23 ore, 56 minuti, e 4,1 secondi.

Alla fine, hanno trovato prove che mentre gli impatti diretti di oggetti di grandi dimensioni non erano probabili, si sarebbe potuto verificare un certo numero di collisioni di marea radenti. Questi avrebbero causato il lancio di materiale e detriti nell'atmosfera che avrebbero formato piccole lune che avrebbero poi interagito tra loro. Come ha spiegato Malamud:

"I nostri risultati, tuttavia, mostrano che in caso di luna caduta, la distribuzione del materiale dal tramonto della luna non è nemmeno sulla Terra, e quindi tali collisioni possono dar luogo ad asimmetrie e disomogeneità compositive. Come discutiamo nel documento, ci sono in realtà possibili prove per quest'ultimo:le cadute di luna possono potenzialmente spiegare le eterogeneità isotopiche negli elementi altamente siderofili nelle rocce terrestri. In linea di principio una collisione lunare può anche produrre una struttura su larga scala sulla Terra, e abbiamo ipotizzato che un tale effetto avrebbe potuto contribuire alla formazione del primo supercontinente terrestre. Questo aspetto, però, è più speculativo, ed è difficile confermare direttamente, data l'evoluzione geologica della Terra da quei primi tempi."

Questo studio estende efficacemente l'attuale e ampiamente popolare Ipotesi dell'impatto gigante. In accordo con questa teoria, la luna si è formata durante i primi 10-100 milioni di anni del sistema solare, quando i pianeti terrestri si stavano ancora formando. Durante le fasi finali di questo periodo, questi pianeti (Mercurio, Venere, Terra e Marte) si ritiene che siano cresciuti principalmente attraverso impatti con grandi embrioni planetari.

Da quel tempo, si crede che la luna si sia evoluta a causa delle reciproche maree della Terra e della luna, migrando verso l'esterno nella sua posizione attuale, dove è stato da allora. Però, questo paradigma non considera gli impatti avvenuti prima dell'arrivo di Theia e della formazione dell'unico satellite della Terra. Di conseguenza, Il Dr. Malamud ei suoi colleghi affermano che è disconnesso dal quadro più ampio della formazione del pianeta terrestre.

Tenendo conto delle potenziali collisioni che precedono la formazione della Luna, essi sostengono, scienziato potrebbe avere un quadro più completo di come sia la Terra che la Luna si sono evolute nel tempo. Questi risultati potrebbero anche avere implicazioni quando si tratta dello studio di altri pianeti e lune solari. Come indicato dal dottor Malamud, ci sono già prove convincenti che le collisioni su larga scala abbiano influenzato l'evoluzione dei pianeti e delle lune.

"Su altri pianeti vediamo prove di impatti molto grandi che hanno prodotto caratteristiche topografiche su scala planetaria, come la cosiddetta dicotomia di Marte e forse la dicotomia della superficie di Caronte, " ha detto. "Questi dovevano derivare da impatti su larga scala, ma abbastanza piccolo da rendere le caratteristiche del pianeta subglobale. I Moonfall sono i progenitori naturali di tali impatti, ma non si possono escludere altri grandi impatti di asteroidi che potrebbero produrre effetti simili".

C'è anche la possibilità che tali collisioni accadano in un lontano futuro. Secondo le attuali stime della sua migrazione, La luna di Marte Phobos finirà per schiantarsi sulla superficie del pianeta. Sebbene piccoli rispetto agli impatti che avrebbero creato le lune e la luna intorno alla Terra, questa eventuale collisione è la prova diretta che le cadute di luna sono avvenute in passato e che accadranno di nuovo in futuro.

In breve, la storia del primo sistema solare fu violenta e catastrofica, con una grande quantità di creazione derivante da potenti collisioni. Avendo un quadro più completo di come questi eventi di impatto hanno influenzato l'evoluzione dei pianeti terrestri, possiamo ottenere nuove informazioni su come si sono formati i pianeti portatori di vita. Questo, a sua volta, potrebbe aiutarci a rintracciare tali pianeti in sistemi extra-solari.