L’origine della Luna rappresenta uno dei maggiori enigmi che da decenni affascina gli scienziati che studiano la formazione del Sistema Solare. Per lungo tempo il dibattito ha attraversato diverse ipotesi circa le modalità della nascita del nostro satellite naturale: alcuni ricercatori sostenevano che la Luna fosse nata come una sorta di distacco dalla Terra, altri teorizzavano che fosse stata catturata dal nostro pianeta nel corso del tempo, oppure ancora che si fosse formata durante le primissime fasi della formazione del Sistema Solare. Le rocce riportate dagli astronauti delle storiche missioni Apollo hanno tuttavia dimostrato che la composizione chimica della Luna e della Terra risultano straordinariamente simili, e questa evidenza ha condotto la comunità scientifica internazionale verso l’ipotesi oggi più accreditata: la Luna sarebbe nata dall’impatto catastrofico tra la Terra primordiale e un altro pianeta primordiale denominato Theia.
Una ricerca appena pubblicata sulla prestigiosa rivista Science offre ora la ricostruzione più dettagliata fino ad oggi dell’identità di questo antico corpo planetario, svelando dove si formò e come interagì con il nostro pianeta negli albori del Sistema Solare. Lo studio, coordinato da Timo Hopp dell’Istituto Max Planck per la Ricerca sul Sistema Solare in collaborazione con l’Università di Chicago, fornisce un quadro straordinariamente preciso di uno degli eventi più catastrofici e determinanti nella storia della Terra.
Il metodo utilizzato dai ricercatori per ricostruire le caratteristiche di Theia si discosta significativamente dagli approcci tradizionali basati su simulazioni computerizzate dell’impatto tra corpi celesti. Gli scienziati hanno invece adottato una sorta di processo di ingegneria inversa, analizzando le firme isotopiche attuali della Terra e della Luna per risalire alle possibili combinazioni di masse e composizioni che Theia e la Terra primordiale avrebbero dovuto presentare prima della collisione. Il procedimento ha comportato l’esame approfondito di quindici campioni di rocce terrestri e sei campioni lunari raccolti durante le missioni Apollo, permettendo ai ricercatori di misurare con estrema precisione le proporzioni di isotopi di ferro, cromo, molibdeno e zirconio presenti in questi materiali.
La composizione isotopica di un corpo planetario rappresenta essenzialmente un archivio geologico che rivela l’origine del materiale componente l’oggetto, la natura dei componenti assemblati originariamente, la sua distanza dal Sole nel disco primordiale proto-planetario e le dinamiche evolutive che ne hanno caratterizzato la formazione. Gli isotopi sono nuclei atomici che possiedono lo stesso numero di protoni ma differiscono nel numero di neutroni, e questa variabilità nella struttura atomica crea firme uniche nel materiale di ogni corpo celeste. Per decenni gli scienziati hanno riconosciuto che Terra e Luna mostrano rapporti isotopici praticamente identici, un dato apparentemente paradossale considerando che la Luna si è formata dall’impatto catastrofico. Questa sorprendente somiglianza chimica non rivela tuttavia direttamente la natura di Theia, poiché differenti modelli di collisione potrebbero teoricamente produrre lo stesso risultato finale.
Theia, un pianeta del Sistema Solare interno
I risultati della ricerca indicano che Theia possedeva dimensioni approssimativamente comparabili a quelle di Marte e si era formato in una regione del Sistema Solare significativamente più interna rispetto a quella occupata dalla Terra. Successivamente, attraverso interferenze dovute alle forze gravitazionali esercitate dai giganti gassosi Giove e Saturno, Theia fu progressivamente allontanato dall’orbita solare verso la regione dove orbitava la Terra primordiale. L’impatto catastrofico tra i due corpi si verificò approssimativamente 100 milioni di anni dopo la formazione iniziale di entrambi i pianeti, secondo quanto emerge dalle analisi isotopiche condotte dal team di ricerca.
La scoperta che Theia si formò probabilmente nel Sistema Solare interno, piuttosto che in una zona remota del Sistema Solare come talvolta suggerito in precedenti modelli teorici, rappresenta un elemento innovativo nella comprensione della dinamica planetaria primitiva. Analizzando tutti gli scenari matematicamente possibili di composizioni di Theia e della Terra primordiale, i ricercatori hanno determinato che alcuni scenari presentavano una probabilità molto bassa di verificarsi. La composizione della Terra primordiale può essere spiegata principalmente come una miscela di tipi meteorici già noti, che fungono da punti di riferimento per i materiali disponibili durante la formazione planetaria. Theia, al contrario, presenta un profilo chimico che include anche materiale non completamente riconducibile alle attuali famiglie meteoritiche conosciute, suggerendo un’origine ancora più interna rispetto all’orbita terrestre.
Lo scenario più convincente che emerge dall’analisi è quello in cui sia la Terra primitiva sia Theia si formarono nel Sistema Solare interno, probabilmente in zone gravitazionalmente prossime tra loro, rendendoli essenzialmente “coinquilini” cosmici piuttosto che corpi provenienti da zone remote dell’Universo. Questo dato coincide con l’idea sempre più supportata dalla comunità scientifica che i pianeti rocciosi si siano assemblati attraverso collisioni successive tra corpi nati nella medesima regione del disco proto-planetario.
Le conseguenze dell’impatto
Il violentissimo impatto tra Theia e la Terra primordiale portò all’espulsione in orbita di enormi quantità di materiale proveniente dal mantello terrestre e dall’intero corpo di Theia, che successivamente si aggregarono per formare la Luna. La scoperta che Theia possedesse una composizione simile ma non identica a quella della Terra implica che nella miscela che generò la Luna entrò una parte significativa del materiale proveniente da entrambi i corpi celesti coinvolti nello scontro. La Luna rappresenta quindi il prodotto di una fusione quasi totale dei materiali dei due pianeti simili tra loro che si erano formati nella medesima regione del Sistema Solare, e non semplicemente un frammento della Terra o esclusivamente di Theia.
Questo grande impatto è responsabile della presenza sulla Terra di una serie di materiali ed elementi che difficilmente avrebbero potuto esistere sin dalle origini del nostro pianeta. Elementi come il ferro pesante sono presenti negli strati più esterni della Terra e non scivolarono verso il centro del pianeta durante le primissime fasi della sua formazione, quando il corpo celeste era ancora una sfera incandescente. Questa configurazione insolita è spiegata proprio dall’apporto di materiale fornito dall’impatto con Theia, corpo che si era originato in una regione del Sistema Solare dove elementi pesanti come il ferro erano molto più abbondanti.
L’enorme impatto aiuta inoltre a spiegare meglio la struttura interna ed esterna complessiva del nostro pianeta, inclusa la disposizione degli strati che lo compongono. Recenti ricerche hanno inoltre avanzato l’affascinante ipotesi che enormi strutture presenti nel mantello terrestre, denominate tecnicamente LLSVP (zone a bassa velocità delle onde sismiche), possano rappresentare residui profondi del materiale di Theia sopravvissuto all’impatto catastrofico. Si tratta di un’ipotesi ancora sottoposta a dibattito nella comunità scientifica, ma testimonia come la “firma” di quel cataclisma sia probabilmente ancora profondamente incisa nelle viscere del nostro pianeta.
Il quadro complessivo che emerge da questo studio innovativo dipinge il Sistema Solare primitivo come un ambiente estremamente dinamico e caotico, in cui collisioni titaniche tra corpi celesti rappresentavano la regola piuttosto che l’eccezione nei processi di formazione planetaria. L’impatto tra Theia e la Terra non rappresentò solamente una catastrofe cosmica di incommensurabile proporzione, ma costituì l’evento decisivo che rese possibile l’esistenza stessa della Luna e di conseguenza molte delle condizioni fisiche e astronomiche che hanno permesso alla vita di svilupparsi sulla Terra centinaia di milioni di anni successivamente. Per restare sempre aggiornato scarica GRATIS la nostra App!
