Come la Terra abbia avuto la sua luna è una domanda a lungo dibattuta. La teoria dell'impatto gigante - che afferma che la luna si è formata da una collisione tra la Terra primordiale e un corpo roccioso chiamato Theia - è diventata la prima tra le spiegazioni. Ma i dettagli su come ciò sia accaduto sono sfocati e ci sono molte osservazioni che gli scienziati stanno ancora lottando per spiegare.

Ora un nuovo studio, pubblicato su Nature Geoscience, ha fatto luce su ciò che è realmente accaduto risolvendo uno dei più grandi misteri che circondano lo schianto:perché la luna ha finito per essere quasi identica alla Terra, piuttosto che Theia, ammesso che sia esistita.

Secondo la teoria dell'impatto gigante, Theia era un corpo più o meno delle dimensioni di Marte o più piccolo, metà del diametro della Terra. Si è schiantato contro la Terra in via di sviluppo 4,5 miliardi di anni fa. Questa collisione ha prodotto abbastanza calore per creare oceani di magma e ha espulso molti detriti in orbita attorno alla Terra, che successivamente si unirono alla luna.

La teoria spiega il modo e la velocità con cui la Terra e la luna ruotano l'una intorno all'altra. Sono bloccati in marea, il che significa che la luna mostra sempre lo stesso lato verso la Terra mentre le gira intorno. Questo è il motivo per cui è stato un tale successo quando i cinesi hanno fatto atterrare la loro navicella spaziale Chang'e 4 sul lato opposto della luna nel 2019:le comunicazioni dirette con quel lato non sono mai possibili dalla Terra.

La luna e la Terra sono quasi identiche nella composizione. Le differenze sono che la luna ha meno ferro e meno elementi più leggeri come l'idrogeno, che servono per produrre acqua. La teoria dell'impatto gigante spiega perché. L'elemento pesante ferro sarebbe stato trattenuto sulla Terra. E il calore prodotto durante l'impatto e l'espulsione nello spazio avrebbe bollito gli elementi più leggeri mentre il resto del materiale della Terra e di Theia si sarebbe mescolato.

I modelli al computer hanno riprodotto gli eventi che hanno portato alla formazione della luna. I modelli che meglio si adattano a tutte le osservazioni suggeriscono che la luna dovrebbe essere composta per circa l'80% da materiale proveniente da Theia. Allora perché la luna è invece sospettosamente simile alla Terra?

Una spiegazione è che Theia e la Terra primitiva devono aver avuto una composizione identica per cominciare. Sembra improbabile perché ogni corpo planetario documentato nel nostro sistema solare ha la sua composizione unica, con lievi differenze che riflettono la distanza dal sole in cui si è formato un corpo.

Un'altra spiegazione è che la miscelazione dei due corpi sia stata molto più accurata del previsto, lasciando una firma meno chiara di Theia sulla luna. Ma è anche improbabile, in quanto richiederebbe un impatto molto maggiore di quello effettivamente avvenuto.

Scavando in profondità

Il nuovo studio risolve questo dilemma dimostrando che la Terra e la luna non sono così simili come si pensava in precedenza. I ricercatori hanno esaminato con altissima precisione la distribuzione degli isotopi dell'elemento ossigeno nelle rocce restituite dalla luna dagli astronauti dell'Apollo. In chimica, il nucleo atomico di qualsiasi elemento è costituito da particelle note come protoni e neutroni; gli isotopi di un elemento hanno lo stesso numero di protoni nel nucleo della versione normale, ma diverso numero di neutroni. In questo caso, isotopo dell'ossigeno, O-18, che ha otto protoni e dieci neutroni, è leggermente più pesante del molto più comune di O-16, con i suoi otto protoni e otto neutroni.

Lo studio mostra che c'è una piccola differenza tra la Terra e la Luna nella loro composizione isotopica di ossigeno:dopotutto i loro profili non sono identici. Inoltre, la differenza aumenta quando guardi le rocce del mantello lunare, che è uno strato sotto la superficie o la crosta, con isotopi di ossigeno più leggeri della Terra. Questo è importante. La crosta è dove sarebbero finiti i detriti misti, mentre l'interno profondo avrebbe più frammenti di Theia.

Quindi Theia e la Terra non erano identiche, e nemmeno la luna e la Terra sono identiche. Ma i risultati ci insegnano anche qualcosa in più su Theia stessa.

A causa della gravità, ci si può aspettare un po' di più dagli isotopi più pesanti più vicini al Sole. Rispetto alla Terra, Theia deve aver avuto più isotopi di ossigeno più leggeri, il che suggerisce che si sarebbe formato più lontano dal Sole rispetto alla Terra.

Con i risultati di questo studio la teoria dell'impatto gigante ha superato un altro ostacolo nello spiegare la formazione della nostra luna, e abbiamo imparato un po' di più su Theia stessa lungo la strada.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.