L’origine della Luna è ancora un mistero

Illustrazione della formazione della luna secondo la teoria del grande impatto. Immagine di Dana Berry, National Geographic

Ci sono voluti secoli perché la maggioranza degli scienziati concordasse su come andò la creazione della Luna. La versione più accreditata è oggi quella detta dell’impatto gigante, raffigurata in un’illustrazione del numero di luglio della rivista National Geographic. Ma, come ho avuto modo di imparare durante un recente pranzo con Erik Asphaug, scienziato planetario presso l’Arizona State University, la questione è ancora lontana dall’essere risolta.Prima che la teoria dell’impatto gigante guadagnasse popolarità quasi quattro decenni fa, altri tre modelli erano in lizza. Uno sosteneva che la Luna si fosse condensata a partire dalla stessa convulsa nube di polvere che ha creato la Terra, il disco di accrescimento primordiale. Ma questo modello “binario” non spiegava perché la Luna, lungi dall’essere un gemello più piccolo della Terra, sia molto meno densa del nostro pianeta, e senza nucleo di ferro.

Un secondo modello riteneva che la giovane Terra girasse così rapidamente su se stessa

che una parte del magma si sarebbe staccato per fissione dalla crosta, gettando quindi un blob gigante nello spazio. Ma il valore di rotazione della Terra e l’orbita della Luna che conosciamo oggi nel dettaglio non si adattano alla cosiddetta teoria della fissione.

Secondo un terzo modello, la gravità terrestre avrebbe preso al laccio la Luna che vagava per il sistema solare. Questo scenario di “cattura” era ritenuto interessante fino a quando gli astronauti della missione Apollo hanno portato le loro rocce lunari a casa. I minerali in esse contenute si sono rivelati simili a quelli del mantello della Terra, e quindi per nulla esotici.

La teoria dell’impatto gigante non incontra nessuno di questi problemi. Quando è stato ipotizzata per la prima volta, nel 1970, questa teoria si inseriva alla perfezione nell’emergente visione della formazione del sistema solare nel suo complesso. Sotto questa nuova prospettiva, infatti, i protopianeti gassosi e rocciosi sono cresciuti all’interno di un disco attorno al Sole giovane, in competizione tra loro per lo spazio, per decine di milioni di anni. In questo quadro le collisioni erano inevitabili.

La Terra, ampliandosi, ha assorbito diversi oggetti delle dimensioni di Mercurio o Marte. Il colpo finale è stato però un impatto così feroce che ha lasciato un ricordo permanente in orbita intorno a noi. Secondo la teoria dell’impatto, la Luna si è formata per lo più a partire dai detriti dalla collisione di un protopianeta roccioso simile alla Terra. E dal momento che, secondo questo modello, il nucleo di ferro del protopianeta è sprofondato e si è fuso con il nucleo della Terra, ecco spiegato perché la Luna è rocciosa, e senza ferro.

Impatto gigante, grandi domande

Sembra una ricostruzione precisa, che è diventata convenzionale sapienza scientifica. “Solo cinque anni fa, questo articolo si sarebbe chiuso qui dicendo che la storia della Luna è stata finalmente ricostruita”, dice Asphaug. “Ma non è così”.

Oggi gli scienziati concordano sul fatto che qualcosa si sia schiantato contro la Terra per dare luce alla Luna, ma nuove prove hanno messo in dubbio i dettagli della teoria dell’impatto gigante.

Analisi in corso sulle rocce lunari, per esempio, hanno dimostrato che la luna e il mantello terrestre non sono solo simili: sono quasi identici. Elementi come ossigeno, silicio e titanio esistono in diverse varietà, dette isotopi. Le miscele di questi isotopi corrispondono così strettamente nel materiale lunare e terrestre, che è come se la Luna si fosse formata quasi interamente da frammenti di Terra, piuttosto che dai frammenti del protopianeta che l’avrebbe impattata.

Un modo per aggirare questo problema è quello di resuscitare la vecchia idea della fissione, integrandola questa volta con qualche impatto. Piccoli urti ripetuti potrebbero aver dato il via alla rotazione della Terra in espansione, come in una giostra per bambini, finché non ha iniziato a ruotare ogni due ore, una velocità troppo grande per un corpo roccioso di quelle dimensioni. “Sotto quella velocità il pianeta si sarebbe schiacciato”, mi ha spiegato Asphaug, facendo roteare un involtino a forma di uovo sopra il tavolo da pranzo.

Un pianeta in furiosa rotazione su se stesso sarebbe stato sottoposto a una tale pressione che un singolo ulteriore piccolo impatto, forse di un corpo appena un decimo delle dimensioni di Marte, l’avrebbe fatto “esplodere”, ha continuato a spiegare Asphaug. Un suo collega chiama questo modello Pinto, in riferimento al modello di automobile degli anni Settanta che si dice tendesse a scoppiare in fiamme in caso di semplice tamponamento (a causa del serbatoio posizionato dietro il paraurti posteriore). Seguendo questa teoria, a ogni modo, la maggior parte del materiale lanciato in orbita dopo l’impatto con il “piccolo” corpo celeste sarebbe di provenienza terrestre, e sarebbe così spiegata la composizione chimica della Luna.

Un altro possibile scenario di “toccata e fuga” è la collisione con un corpo più grande e più veloce che ha continuato a viaggiare dopo aver fatto saltare nello spazio enormi pezzi di mantello terrestre; la Luna si sarebbe allora formata a partire da quei pezzi. O forse ancora, la Luna si è formata dal materiale del corpo celeste, ma è stata poi rivestita da uno spesso strato di materiale terrestre rimasto in orbita dopo la collisione.

Una seconda sfida per la teoria dell’impatto gigante è di spiegare perché il lato lontano della Luna è molto più “montagnoso” e con una crosta più spessa rispetto al lato che vediamo noi. Asphaug ha proposto che la Terra abbia avuto per breve tempo un secondo piccolo satellite, che si è fusa come un calco sul lato a noi nascosto della Luna.

“La porta è spalancata, e abbiamo un sacco di idee”, ha detto Asphaug. “Probabilmente ci sarà un nuovo momento rivelatore, del tipo ‘a-ha, ecco perché’ tra cinque anni o giù di lì”.

Ma, per ora, la luna resta aggrappata al suo mistero.

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