La topografica (A), spessore crostale (B), e la distribuzione del torio della Luna mostrano una differenza drammatica tra il lato vicino e il lato lontano. La stella sul lato opposto rappresenta il centro del bacino d'impatto proposto. Le linee tratteggiate nere rappresentano il confine di Imbrium (Im), orientale (o), e bacino di Apollo (Ap), rispettivamente. Credito:JGR:Planets/Zhu et al. 2019/AGU.
La netta differenza tra il lato opposto fortemente craterizzato della Luna e i bacini aperti più bassi del lato opposto rivolto verso la Terra ha sconcertato gli scienziati per decenni.
Ora, nuove prove sulla crosta lunare suggeriscono che le differenze siano state causate da un pianeta nano ribelle che si è scontrato con la Luna all'inizio della storia del sistema solare. Un rapporto sulla nuova ricerca è stato pubblicato su AGU's Giornale di ricerca geofisica : Pianeti .
Il mistero delle due facce della Luna iniziò nell'era Apollo, quando le prime viste del suo lato opposto rivelarono le sorprendenti differenze. Le misurazioni effettuate dalla missione Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) nel 2012 hanno fornito maggiori dettagli sulla struttura della Luna, compreso il modo in cui la sua crosta è più spessa e include un ulteriore strato di materiale sul lato opposto.
Ci sono un certo numero di idee che sono state usate per cercare di spiegare l'asimmetria della Luna. Uno è che una volta c'erano due lune in orbita attorno alla Terra e si sono fuse nei primissimi giorni della formazione della Luna. Un'altra idea è che un grande corpo, forse un giovane pianeta nano, si trovò in un'orbita attorno al Sole che lo mise in rotta di collisione con la Luna. Quest'ultima idea di impatto gigante sarebbe avvenuta un po' più tardi di uno scenario di fusione delle lune e dopo che la Luna aveva formato una crosta solida, ha affermato Meng Hua Zhu dello Space Science Institute presso la Macau University of Science and Technology e autore principale del nuovo studio. I segni di un tale impatto dovrebbero essere visibili oggi nella struttura della crosta lunare.
"I dati dettagliati sulla gravità ottenuti da GRAIL hanno fornito nuove informazioni sulla struttura della crosta lunare sotto la superficie, " Disse Zhu.
Le nuove scoperte di GRAIL hanno fornito al team di ricercatori di Zhu un obiettivo più chiaro a cui mirare con le simulazioni al computer utilizzate per testare diversi scenari di impatto della prima luna. Gli autori dello studio hanno eseguito 360 simulazioni al computer di impatti giganti con la Luna per scoprire se un tale evento milioni di anni fa potrebbe riprodurre la crosta della Luna odierna rilevata da GRAIL.
Il processo di formazione del bacino per un impattore di 780 chilometri di diametro (con un diametro di 200 chilometri di nucleo di ferro) con una velocità di impatto di 14, 000 miglia all'ora (22, 500 km/h). In ogni pannello, le metà di sinistra rappresentano i materiali utilizzati nel modello:anortosite gabbroica (verde pallido), dunite (blu), e ferro (arancione) rappresentano la crosta lunare, mantello, e nucleo, rispettivamente. L'anortosite gabbroica (giallo pallido) rappresenta anche il materiale dell'impattatore. Le metà di destra rappresentano la variazione di temperatura durante il processo di impatto. Le frecce in (C) e (D) rappresentano i materiali locali che sono stati spostati e hanno formato la nuova crosta insieme ai depositi di materiale che è stato fatto saltare dall'impatto. Credito:JGR:Planets/Zhu et al. 2019/AGU.
Hanno scoperto che la soluzione migliore per la Luna asimmetrica di oggi è un corpo grande, circa 480 miglia (780 chilometri) di diametro, sbattendo contro il lato più vicino della Luna alle 14, 000 miglia all'ora (22, 500 chilometri orari). Sarebbe l'equivalente di un oggetto un po' più piccolo del pianeta nano Cerere che si muove a una velocità di circa un quarto più veloce dei ciottoli meteorici e dei granelli di sabbia che bruciano come "stelle cadenti" nell'atmosfera terrestre. Un'altra buona soluzione per le combinazioni di impatto modellate dal team è leggermente più piccola, 450 miglia (720 chilometri) di diametro, oggetto che colpisce a un 15 leggermente più veloce, 000 miglia all'ora (24, 500 chilometri orari).
In entrambi questi scenari, il modello mostra che l'impatto avrebbe sollevato enormi quantità di materiale che sarebbe ricaduto sulla superficie della Luna, seppellendo la crosta primordiale sul lato opposto in 3-6 miglia (da 5 a 10 chilometri) di detriti. Questo è lo strato aggiuntivo di crosta rilevato sul lato opposto da GRAIL, secondo Zhu.
Il nuovo studio suggerisce che l'impattore non era probabilmente una delle prime lune della Terra. Qualunque cosa fosse l'impattore - un asteroide o un pianeta nano - era probabilmente sulla propria orbita attorno al Sole quando ha incontrato la Luna, disse Zhu.
Il modello dell'impatto gigante fornisce anche una buona spiegazione per le differenze inspiegabili negli isotopi del potassio, fosforo ed elementi di terre rare come il tungsteno-182 tra le superfici della Terra e della Luna, spiegano i ricercatori. Questi elementi potrebbero provenire dal gigantesco impatto, che avrebbe aggiunto quel materiale alla Luna dopo la sua formazione, secondo gli autori dello studio.
"Il nostro modello può quindi spiegare questa anomalia isotopica nel contesto dello scenario di impatto gigante dell'origine della Luna". scrivono i ricercatori.
Il nuovo studio non solo suggerisce una risposta alle domande in corso sulla Luna, ma può anche fornire informazioni sulla struttura di altri mondi asimmetrici nel nostro sistema solare, come hanno scritto i ricercatori su Marte.
"Questo è un documento che sarà molto provocatorio, " ha detto Steve Hauck, un professore di geodinamica planetaria presso la Case Western Reserve University e redattore capo del JGR:Planets. "Comprendere l'origine delle differenze tra il lato opposto e il lato opposto della Luna è una questione fondamentale nella scienza lunare. Infatti, diversi pianeti hanno dicotomie emisferiche, eppure per la Luna abbiamo molti dati con cui poter testare modelli e ipotesi, quindi le implicazioni del lavoro potrebbero probabilmente essere più ampie della semplice Luna".
