Nuove simulazioni sulla nascita della Luna suggeriscono che il satellite naturale della Terra potrebbe essersi formato come corpo sostanzialmente integro appena cinque ore dopo il gigantesco impatto tra la proto-Terra e Theia. Lo studio mette in evidenza il ruolo della temperatura e della resistenza meccanica dei materiali, due elementi capaci di modificare profondamente l’esito della collisione.
Il grande impatto all’origine della Luna
La Terra è l’unico pianeta roccioso del Sistema solare accompagnato da un satellite naturale di dimensioni così rilevanti. Con un diametro di circa 3.500 chilometri, la Luna supera in grandezza tutti i pianeti nani conosciuti del nostro sistema planetario, compreso Plutone.
La sua presenza ha avuto un ruolo importante nell’evoluzione terrestre. L’influenza gravitazionale della Luna potrebbe infatti aver contribuito a stabilizzare l’asse di rotazione della Terra, favorendo nel lungo periodo condizioni climatiche più stabili e compatibili con l’abitabilità.
Nonostante decenni di osservazioni, missioni spaziali e analisi delle rocce lunari, l’origine precisa del satellite rimane però oggetto di ricerca.
L’ipotesi oggi maggiormente studiata è quella del grande impatto. Circa 4,5 miliardi di anni fa, un corpo planetario delle dimensioni di Marte, denominato Theia, avrebbe colpito la giovane Terra. La collisione avrebbe espulso nello spazio enormi quantità di materiale, parte delle quali sarebbe rimasta in orbita e avrebbe successivamente formato la Luna.
Nuove simulazioni cambiano lo scenario
Una ricerca pubblicata su The Astrophysical Journal Letters introduce un elemento importante nei modelli utilizzati per ricostruire questo evento: le proprietà fisiche e geologiche dei materiali che costituivano la proto-Terra e Theia.
Tradizionalmente, molte simulazioni hanno trattato i due corpi quasi come fluidi. L’ipotesi era giustificata dall’enorme quantità di energia liberata durante l’impatto, sufficiente a fondere o vaporizzare una parte significativa dei materiali coinvolti.
Il nuovo lavoro mostra invece che la resistenza meccanica di rocce e metalli potrebbe avere avuto conseguenze decisive.
Rocce e metalli non si comportano semplicemente come fluidi
Per analizzare questo aspetto, i ricercatori hanno utilizzato una versione avanzata delle simulazioni idrodinamiche Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH), sviluppata presso l’University of Arizona e l’Università di Berna, in Svizzera.
Il modello considera la capacità dei materiali di resistere alla deformazione, riproducendo in modo più realistico il comportamento di rocce, metalli e, più in generale, materiali geologici solidi.
La resistenza dei materiali viene già considerata nelle simulazioni delle collisioni tra oggetti più piccoli, come asteroidi, pianeti nani e lune. Applicare lo stesso principio alla gigantesca collisione tra Terra e Theia permette di esplorare scenari che i modelli precedenti potevano non rappresentare completamente.
La temperatura potrebbe essere stata decisiva
Uno dei risultati più significativi riguarda la temperatura iniziale dei due corpi.
Modificando questo parametro, le simulazioni producono esiti molto differenti. In alcune configurazioni l’impatto genera un disco di detriti attorno alla Terra, dal quale il materiale si aggrega progressivamente fino a formare la Luna.
In altri scenari, invece, dalla collisione emerge quasi immediatamente un corpo lunare sostanzialmente intatto.
Utilizzando parametri analoghi a quelli adottati in precedenti modelli, i ricercatori hanno ottenuto una Luna formata nell’arco di circa cinque ore dall’impatto.
L’ipotesi di una formazione estremamente rapida era già comparsa in simulazioni precedenti. La novità consiste nel fatto che il risultato viene ora riprodotto includendo la resistenza meccanica dei materiali e, soprattutto, la sua dipendenza dalla temperatura.
Resta il mistero della somiglianza tra Terra e Luna
Il nuovo modello non risolve tuttavia uno dei principali problemi legati all’ipotesi del grande impatto: la sorprendente somiglianza chimica e isotopica tra Terra e Luna.
Le rocce lunari riportate sulla Terra dalle missioni Apollo mostrano infatti una composizione isotopica molto simile a quella delle rocce terrestri. Le proporzioni tra gli isotopi rappresentano una sorta di impronta dell’origine dei materiali e possono fornire indicazioni sulla regione del Sistema solare in cui un corpo si è formato.
Se Theia fosse nata indipendentemente dalla Terra, rimane quindi da spiegare perché i due corpi avessero caratteristiche isotopiche tanto simili.
Terra e Theia potrebbero essere nate nella stessa regione
Una delle possibili spiegazioni è che Theia e la proto-Terra si siano formate in zone relativamente vicine del giovane Sistema solare, utilizzando materiali con composizioni simili.
La situazione sarebbe differente da quella di Marte, che presenta caratteristiche composizionali distinte rispetto alla Terra e alla Luna e potrebbe essersi formato in una regione più lontana del disco protoplanetario.
Le condizioni iniziali possono spiegare la nascita della Luna
Ricostruire l’origine della Luna significa quindi andare oltre la semplice dinamica della collisione. Per comprendere cosa accadde circa 4,5 miliardi di anni fa è necessario determinare anche le condizioni della proto-Terra e di Theia prima dell’impatto.
La loro temperatura, la composizione interna e la resistenza dei materiali alla deformazione potrebbero aver determinato se dalla collisione nacque prima un disco di detriti oppure una Luna già quasi completamente formata.
Le nuove simulazioni mostrano così che alcuni degli indizi decisivi sull’origine del nostro satellite potrebbero trovarsi proprio nelle proprietà fisiche dei due mondi primordiali, aprendo nuove possibilità per ricostruire uno degli eventi fondamentali della storia del Sistema solare.
Per saperne di più
Lo studio scientifico, intitolato “Collisional capture of an intact Moon depends on strength”, è firmato da C. Adeene Denton, Erik Asphaug, Namya Baijal e Robert E. Melikyan ed è stato pubblicato su The Astrophysical Journal Letters.
Alessandro Manzoni scrive per Italnews.info occupandosi di attualità, politica, economia, tecnologia, sport, intrattenimento e lifestyle. Si concentra su informazioni chiare e affidabili, offrendo ai lettori contenuti utili per comprendere i fatti e le notizie più rilevanti del momento.