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Un diario di cose celesti

Chi siamo? Perché?

Formazione della Luna: la teoria dell’impatto gigante

11 May 2010 01:48 PM – Michele Diodati

La teoria dell’impatto gigante, proposta nel 1975 da William K. Hartmann e Donald R. Davis, è l'ipotesi sulla formazione della Luna attualmente preferita dalla comunità scientifica. L'idea è che un corpo delle dimensioni di Marte (chiamato Theia o Orpheus) si sia scontrato con la Terra agli albori del sistema solare, lanciando in orbita circumterrestre materiale sufficiente da formare la Luna.

L’ipotetica Theia si sarebbe formata in un punto di Lagrange del sistema Terra-Sole, ossia in una posizione gravitazionalmente stabile lungo la stessa orbita del nostro pianeta. Qui Theia si sarebbe gradualmente ingrandita, inglobando planetesimi e detriti che occupavano in gran numero le regioni interne del sistema solare poco dopo la sua formazione. Una volta che Theia fu cresciuta fino a raggiungere la dimensione di Marte, la sua massa divenne troppo elevata per conservare una posizione stabile in uno dei punti di Lagrange. In base alla teoria, 34 milioni di anni dopo la formazione della Terra (circa 4,5 miliardi di anni fa), Theia colpì il nostro pianeta con un angolo obliquo, distruggendosi e proiettando i suoi frammenti e una porzione significativa del mantello terrestre nello spazio.

Secondo alcuni calcoli, il due per cento della massa di Theia formò un anello di detriti, mentre circa metà della sua massa si unì per formare la Luna, processo che potrebbe essersi completato nell’arco di un secolo. È anche possibile che una parte del nucleo di Theia, più pesante, sia affondata nelle viscere della Terra, fondendosi con il nucleo originario del nostro pianeta.

Si ritiene che un simile impatto debba aver completamente sterilizzato la superficie terrestre, provocando l’evaporazione degli eventuali mari primordiali e la distruzione di ogni tipo di molecola complessa. Se mai sulla Terra fossero stati già all’opera processi di formazione di molecole organiche, l’impatto di Theia li avrebbe bruscamente interrotti.

Indizi geologici

Vi sono indizi che avvalorano la teoria dell'impatto gigante: per esempio, l'analisi delle rocce lunari raccolte durante le missioni Apollo evidenziò proporzioni di isotopi di ossigeno quasi uguali a quelle terrestri. Inoltre la presenza di campioni di rocce di tipo KREEP, cioè contenenti potassio (K), terre rare (REE, Rare Earth Elements) e fosforo (P), indica che vi fu un periodo in cui una gran parte della Luna si trovava in uno stato fluido. La teoria dell’impatto gigante spiega facilmente l’origine dell’energia richiesta per formare un tale oceano di lava.

Esistono poi diverse prove che la Luna possiede un nucleo ferroso proporzionalmente più piccolo di quello terrestre. In particolare, la densità media, il momento di inerzia e l’induzione magnetica suggeriscono che il nucleo deve essere circa un quarto del raggio terrestre. Per confronto, gli altri corpi di tipo terrestre hanno un nucleo pari più o meno alla metà del raggio. Questa differenza suggerisce che la Luna si sia formata principalmente da materiale proveniente dal mantello terrestre e dall’oggetto che colpì la Terra, mentre il nucleo di Theia si fuse con quello terrestre.

La teoria dell'impatto gigante non risolve però alcune questioni rimaste aperte:

  • vi sono elementi volatili sulla Luna che non sono scomparsi come richiederebbe la teoria;

  • la percentuale di ossido di ferro (FeO) della Luna implica che il materiale proto-lunare proverrebbe da una piccola frazione del mantello terrestre;

  • se il materiale proto-lunare proviene dal corpo che colpì la Terra, la Luna dovrebbe essere ricca di elementi siderofili, mentre ne sono state rilevate quantità minime.

Cortesia: Wikipedia
Cortesia: Wikipedia
Cortesia: Wikipedia

Cortesia: Wikipedia

Tag: formazione della luna, theia, impatto gigante, punti di lagrange, luna, articoli

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