LE ORIGINI DELLA LUNA: LA TEORIA DELL’IMPATTO

GIGANTEA CURA DI:

MD FAYRUJ ISLAM DURRANI 5F

A.S. 2013-2014

COS’È?

• La teoria dell’impatto gigante è la quarta e la più plausibile delle ipotesi sulle originidella Luna proposta da William Hartmann (un noto astronomo e pittore americano) e il suo collega Donald Davis presso L’Università di Dukeson nel 1974. La teoria afferma che la Luna si sia formata da particolari materiali generati dall’ impatto di un planetoide (di dimensioni simili a Marte) con la Terra ancora in fase primordiale.

UN PO DI STORIA…

• Nel 1972 dopo uno studio sui crateri e sulla composizione della roccia lunare, Hartmann e Davis iniziarono a studiare le ipotesi sulla formazione della Luna ed elaborarono un software per avere un ulteriore aiuto. Il programma tenta di ricreare in maniera semplificata il processo di accrezione agli albori del sistema solare. Così facendo i due astronomi tentano di capire se vicino alla Terra si siano formate altri pianeti e se possono averla investita. Si scopre che in effetti c’era un altro pianeta, ma non era la Luna. A quel punto sulla base delle prove raccolte, nel 1974 Hartmann propose alla comunità scientifica la sua ipotesi che sarà chiamata « The Giant Impact Hypothesis (l’ipotesi dell’impatto gigante)».

L’IMPATTO GIGANTE: LA CAUSA DELL’IMPATTO

• Theia è L’ipotetico pianeta vicino alla Terra che si sarebbe formato in un punto di «Lagrange», ovvero un punto in cui si assume una posizione gravitazionalmente stabile lungo la stessa orbita della Terra. Da qui Theia si sarebbe accresciuto progressivamente inglobando i planetesimi e i detriti che occupavano la maggior parte delle regioni interne del sistema solare poco dopo la sua formazione. Quando Theia crebbe fino a raggiungere la dimensione di Marte, la sua massadivenne troppo elevata per restare stabilmente nel punto di Lagrange, perse il controllo e si schiantò contro la Terra (considerando anche l'influenza di Giove nel turbare le orbite degli altri pianeti del sistema solare).

Tutto ha inizio 4,5 miliardi di anni fa:

• Ormai raggiunto le dimensioni di Marte, Theia colpì la Terra (o meglio «proto-terra» siccome la terra era parzialmente fusa) con un angolo obliquo di 45° e alla velocità di 5 km/s e l’urto violentissimo sconvolse la crosta ed il mantello terrestre, ed infine innescò la rotazione terrestre.

• Dopo 1 h: la collisione disintegrò Theia e una parte del mantello terrestre, proiettando nello spazio una scia di materiali (gas e detriti) tra cui anche il nucleo e il mantello di Theia (per la forza della gravità).

• Dopo 4h: il nucleo «Theiano» sarebbe ricaduto sulla terra e gran parte del Fe in esso contenuto si sarebbe fuso con il nucleo terrestre.

• 24 h dopo: Il denso nucleo metallico di Theia si associò ben presto alla Terra, mentre la maggior parte del materiale finito nello spazio lungo la scia «rotante» (compreso anche quello terrestre) si riaggregò in orbita formando una «proto-Luna». Il processo si sarebbe completato dopo circa un secolo (o forse anche in un anno), formando l’attuale Luna.

PROGli indizi che agevolano questa teoria derivano dalle rocce raccolte durante gli atterraggi delle missioni Apollo. Al loro interno sono presenti composizioni di isotopi di ossigeno simili a quelle terrestri. Inoltre la presenza di campioni di rocce di tipo KREEP(ovvero contenenti K = potassio, REE = Terre rare [(EN) Rare Earth Elements], P = fosforo) indicano che durante il processo di formazione una grande parte della Luna fosse in uno stato fluido e la teoria dell'impatto gigante spiega facilmente l'origine dell'energia richiesta per formare un tale oceano di lava. Esistono diverse prove che la Luna possiede anche un nucleo ferroso, anche se piccolo. In particolare, la densità media, il momento di inerzia e l'induzione magnetica suggeriscono che deve essere circa un quarto del raggio lunare.

Nel 2011, uno studio condotto dalla NASA, porta elementi che tendono a smentire questa ipotesi. Lo studio, eseguito su campioni vulcanici lunari raccolti dalla missione Apollo 17 del 1972, ha permesso di misurare nel magma lunare una concentrazione d'acqua 100 volte superiore a quelle precedentemente stimate e calcolate. Le rocce vulcaniche tendono a includere in esse, all'interno di microstrutture cristalline, alcuni elementi volatili, tra cui l'acqua, e con analisi molto sofisticate è possibile ricavare la quantità d'acqua presente nel suolo lunare. Secondo la teoria dell'impatto l'acqua dovrebbe essersi dissolta quasi completamente durante l'impatto, mentre dai dati ricavati la quantità d'acqua stimata è simile a quella presente nella crosta terrestre.(Fonti: Wikipedia; NASA.gov)

CONTRO

LA TEORIA DEL DOPPIO IMPATTO DI CANUP • Nel 2001, Robin Canup , ricercatrice americana dell’Arizona,

spiega che gli impatti sono stati due, anche se scatenati da un solo corpo. Canup, basandosi sugli studi effettuati sul sistema Plutone-Caronte, ha dimostrato che il primo impatto è stato causato dallo scontro della Terra con Theia. Questo primo impatto, sollevando un’ingente quantità di materia (una «nube di silicio»), ha formato un anello simile a quello presente intorno a Saturno. Dopo l’impatto, Il materiale, addensatosi nel giro di pochi anni, forma un corpo solido che, data la sua vicinanza, è poi precipitato sulla Terra, provocando il secondo impatto. Dal nuovo anello venutosi a creare si forma una massa più stabile, un corpo che è diventato poi la Luna. La teoria del doppio impatto nasce perché, con un singolo impatto, non si sarebbe avuta la quantità di materia necessaria a formare la Luna, in quanto la massa del disco che si sarebbe condensata a seguito del primo impatto, sarebbe stata circa 2 volte inferiore a quella dell’attuale massa lunare. I due impatti spiegano inoltre perché la Terra ha una rotazione di 24 ore e un inclinazione di 23°.

CURIOSITÀ

1. Nel 2011, uno studio ha dimostrato che una delle ragioni per cui la Luna presenta diverse caratteristiche fisiche nelle sue due facce, è causato da una collisione di un corpo minore durante il processo di formazione del satellite. Si dice anche che questo corpo (di dimensioni pari a 1/30 di quello Lunare) non abbia creato crateri (forse perché la velocità di collisione era bassa), ma si sarebbe «spalmato» sulla Luna aggiungendo alla sua superficie un spesso strato di crosta degli altipiani (presenti nella parte «nascosta» della Luna).

2. Dal 2010 la teoria dell’impatto gigante è stata messa in discussione più volte: se l’ipotesi fosse vera, allora la Luna dovrebbe essere composta da materiale proveniente da Theia. Ma recenti studi e analisi geochimiche delle rocce lunari evidenziano dei problemi: la Terra e la Luna hanno la stessa composizione.

FINE

William Hartmann, «The Giant Impact» 1975

GRAZIE PER L’ATTENZIONE!

Img prese da internet e scannnerizzate/ fonti principali: wikipedia, NASA.gov, Lescienze.it, StLouisUni.us, na.astro.it