La Luna della Terra ha avuto un inizio difficile nella vita. Formata da un pezzo di Terra che è stato reciso durante una collisione planetaria, trascorse i suoi primi anni coperti da un turbolento oceano globale di magma fuso prima di raffreddarsi e formare la superficie serena che conosciamo oggi.

Un team di ricerca guidato dall'Università del Texas presso la Austin Jackson School of Geosciences è andato in laboratorio per ricreare la fusione magmatica che un tempo formava la superficie lunare e ha scoperto nuove intuizioni su come è nato il moderno paesaggio lunare. Il loro studio mostra che la crosta lunare si è inizialmente formata da rocce che galleggiavano sulla superficie dell'oceano di magma e si raffreddavano. Però, il team ha anche scoperto che uno dei grandi misteri della formazione del corpo lunare - come potrebbe sviluppare una crosta composta da un solo minerale - non può essere spiegato dalla formazione iniziale della crosta e deve essere stato il risultato di qualche evento secondario.

I risultati sono stati pubblicati il ​​21 novembre nel Journal for Geophysical Research:Planets .

"Per me è affascinante che ci possa essere un corpo grande come la Luna completamente fuso, "ha detto Nick Dygert, un assistente professore presso l'Università del Tennessee, Knoxville che ha guidato la ricerca mentre era ricercatore post-dottorato presso il Dipartimento di Scienze Geologiche della Jackson School. "Che possiamo eseguire questi semplici esperimenti, in queste minuscole capsule qui sulla Terra e fare previsioni di prim'ordine su come si sarebbe evoluto un corpo così grande è una delle cose davvero entusiasmanti della fisica dei minerali".

Dygert ha collaborato con il professore associato della Jackson School Jung-Fu Lin, Professor James Gardner e Ph.D. studente Edward Marshall, così come Yoshio Kono, uno scienziato della linea di luce presso il Laboratorio geofisico presso la Carnegie Institution di Washington.

Grandi porzioni della crosta lunare sono costituite per il 98% da plagioclasio, un tipo di minerale. Secondo la teoria prevalente, che lo studio mette in discussione, la purezza è dovuta al plagioclasio che galleggia sulla superficie dell'oceano di magma per centinaia di milioni di anni e si solidifica nella crosta lunare. Questa teoria si basa sul fatto che l'oceano di magma ha una viscosità specifica, un termine legato alla "visciosità" del magma, " che permetterebbe al plagioclasio di separarsi da altri minerali densi con cui si è cristallizzato e di risalire verso l'alto.

Dygert decise di testare la plausibilità di questa teoria misurando direttamente la viscosità del magma lunare. L'impresa consisteva nel ricreare il materiale fuso in laboratorio fondendo istantaneamente polveri minerali in proporzioni simili alla luna in un apparato ad alta pressione in un impianto di sincrotrone, una macchina che emette un raggio concentrato di raggi X ad alta energia, e poi misurare il tempo impiegato da una sfera resistente alla fusione per affondare attraverso il magma.

"In precedenza, non c'erano dati di laboratorio a supporto dei modelli, " ha detto Lin. "Quindi questa è davvero la prima volta che abbiamo risultati sperimentali di laboratorio affidabili per capire come si sono formati la crosta e l'interno della Luna".

L'esperimento ha scoperto che il magma fuso aveva una viscosità molto bassa, una via di mezzo tra quella dell'olio d'oliva e dello sciroppo di mais a temperatura ambiente, un valore che avrebbe sostenuto la flottazione del plagioclasio. Però, avrebbe anche portato alla miscelazione del plagioclasio con il magma, un processo che intrappolerebbe altri minerali tra i cristalli di plagioclasio, creando una crosta impura sulla superficie lunare. Poiché le indagini satellitari dimostrano che una porzione significativa della crosta sulla superficie lunare è pura, un processo secondario deve aver riaffiorato la Luna, esponendo un più profondo, minore, strato più puro di crosta di galleggiamento. Dygert ha affermato che i risultati supportano un "ribaltamento crostale" sulla superficie lunare in cui la vecchia crosta mista è stata sostituita con quella giovane, vivace, depositi caldi di plagioclasio puro. La vecchia croce potrebbe anche essere stata erosa dagli asteroidi che si sono schiantati sulla superficie lunare.

Dygert ha affermato che i risultati dello studio esemplificano come esperimenti su piccola scala possono portare a una comprensione su larga scala dei processi geologici che costruiscono i corpi planetari nel nostro sistema solare e in altri.

"Considero la Luna come un laboratorio planetario, " disse Dygert. "È così piccolo che si è raffreddato rapidamente, e non c'è atmosfera o tettonica a zolle per spazzare via i primi processi di evoluzione planetaria. I concetti qui descritti potrebbero essere applicabili a quasi tutti i pianeti".