Formazione della Luna
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[modifica] Origine
Storicamente sono state avanzate diverse ipotesi sulla formazione della Luna. Le prime teorie suggerirono che la Luna sarebbe originata dalla Terra, staccandosi da quest'ultima per effetto di forze centrifughe e creando il bacino di un oceano (si presume l'oceano pacifico). [1]. Questa teoria richiede una rotazione terrestre iniziale troppo elevata e non è compatibile con l'età relativamente giovane della crosta oceanica. Un'altra teoria ipotizza invece che la Luna si sia formata da qualche altra parte e sia stata in seguito catturata dall'attrazione gravitazionale terrestre. [2]. Le condizioni richieste per questo meccanismo di cattura (come una estesa atmosfera terrestre che dissipi l'energia) non sono molto probabili. L'ipotesi di coformazione presuppone che la Terra e la Luna si formarono assieme nello stesso periodo a partire dal disco di accrescimento primordiale. In questa teoria, la Luna si formò dai materiali che circondavano la proto-Terra, analogamente a come si formarono i pianeti attorno al Sole. Alcuni suggeriscono che questa ipotesi non spieghi in modo soddisfacente lo svuotamento del ferro metallico sulla Luna.
Il principale difetto di queste teorie, comunque, consiste nel non riuscire a spiegare facilmente l'elevato momento angolare del sistema Terra-Luna. [3]
[modifica] Teoria dell'impatto gigante
Attualmente la teoria dell'impatto gigante è quella maggiormente accettata dalla comunità scientifica. Fu proposta nel 1975 da William K. Hartmann e Donald R. Davis e viene ipotizzato l'impatto con la Terra di un corpo delle dimensioni di Marte (che viene chiamato Theia o Orpheus), che creò abbastanza materiale nell'orbita circumterrestre da formare la Luna[4]. Si pensa che i pianeti si siano formati attraverso un accrescimento di corpi più piccoli in oggetti maggiori, e al giorno d'oggi è riconosciuto che impatti come questo potrebbero essere avvenuti per alcuni pianeti. I modelli di simulazione al computer di questo impatto dimostrano il valore del momento angolare e la piccola dimensione del nucleo lunare. [5]
L'ipotetico corpo Theia si sarebbe formato in un punto di Lagrange relativo alla Terra, ossia in una posizione gravitazionalmente stabile lungo la stessa orbita del nostro pianeta. Qui Theia si sarebbe accresciuto progressivamente inglobando i planetesimi e i detriti che occupavano in gran numero le regioni interne del sistema solare poco dopo la sua formazione. Quando Theia crebbe fino a raggiungere la dimensione di Marte, la sua massa divenne troppo elevata per restare stabilmente nel punto di Lagrange. In accordo con questa teoria, 34 milioni di anni dopo la formazione della Terra (circa 4533 milioni di anni fa) questo corpo colpì la Terra 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. E'anche possibile che una parte del nucleo di Theia, più pesante, sia affondata nella Terra stessa fondendosi con il nucleo originario del nostro pianeta.
Si ritiene che un simile impatto avrebbe 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 erano già all'opera processi di formazione di molecole organiche, l'impatto di Theia dovrebbe averli bruscamente interrotti.
[modifica] Prove geologiche
Le prove indirette di questa teoria derivano dalle rocce raccolte durante gli atterraggi delle missioni Apollo, che mostrarono composizioni di isotopi di ossigeno quasi uguali a quelle terrestri. Inoltre la presenza di campioni di rocce di tipo KREEP (ovvero contenenti K = potassio, REE = Rare Earth Elements Terre Rare, P = fosforo) indicano che in un periodo anteriore 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 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. Per confronto, gli altri corpi di tipo terrestre hanno un nucleo pari a metà del raggio. La Luna si sarebbe quindi formata principalmente da materiale proveniente dal mantello terrestre e dall'oggetto che ha impattato, mentre il nucleo di quest'ultimo si sarebbe unito alla terra, spiegando in questo modo il valore del momento angolare.[6].
Gli interrogativi ancora aperti che riguardano questa ipotesi sono:
- Alcuni elementi volatili della Luna non si sono esauriti come previsto dalla teoria.[7]
- Non c'è prova che la Terra abbia posseduto un oceano di lava (come risulterebbe dalla teoria)[7]
- 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 ha impattato, la Luna dovrebbe essere arricchita da elementi siderofili, ma ne sono state rilevate quantità inferiori. [8]
[modifica] Teorie della cattura
Un'altra teoria è chiamata teoria della cattura ed afferma che la luna fosse un corpo del sistema solare estraneo alla terra che vagava nell'universo. La terra, per attrazione gravitazionale, ha "catturato" tale corpo facendolo divenire un suo satellite. Tale teoria è poco accreditata poiché la luna avrebbe dovuto avvicinarsi abbastanza per essere catturata, ma non eccesivamente per non essere disintegrata dalla forza della terra o respinta da essa o addirittura scontrarsi.
[modifica] Teoria della fissione
Tale teoria afferma che,quando la terra era ancora allo stato fluido, una parte della sfera magmatica della terra si sia staccata dal piano equatiriale di essa a causa dei moti di rotazione e dell'alta forza centrifuga sul piano equatoriale. Tale teoria spiegherebbe la densità media lunare pari a quella della crosta terrestre, ma non la differenza di composizione dei due corpi.
[modifica] Note
- ^ Binder, A. B. (1974). On the origin of the moon by rotational fission. The Moon 11 (2): 53-76.
- ^ Mitler, H. E. (1975). Formation of an iron-poor moon by partial capture, or: Yet another exotic theory of lunar origin. Icarus 24: 256-268.
- ^ Stevenson, D. J. (1987). Origin of the moon - The collision hypothesis. Annual review of earth and planetary sciences 15: 271-315.
- ^ Errore nella funzione Cite Marcatore
<ref>non valido; non è stato indicato alcun testo per il marcatoreworldbook - ^ R. Canup and E. Asphaug (2001). Origin of the Moon in a giant impact near the end of the Earth's formation. Nature 412: 708-712.
- ^ R. Canup and E. Asphaug (2001). Origin of the Moon in a giant impact near the end of the Earth's formation. Nature 412: 708-712.
- ^ a b Tests of the Giant Impact Hypothesis, J. H. Jones, Lunar and Planetary Science, Origin of the Earth and Moon Conference, 1998 [1]
- ^ E. M. Galimov and A. M. Krivtsov (December 2005). Origin of the Earth-Moon System. J. Earth Syst. Sci. 114 (6): 593-600. [2]
[modifica] Bibliografia
- (EN) William K. Hartmann and Donald R. Davis, Satellite-sized planetesimals and lunar origin, (International Astronomical Union, Colloquium on Planetary Satellites, Cornell University, Ithaca, N.Y., Aug. 18-21, 1974) Icarus, vol. 24, Apr. 1975, p. 504-515
- (EN) Alastair G. W. Cameron and William R. Ward, The Origin of the Moon, Abstracts of the Lunar and Planetary Science Conference, volume 7, page 120, 1976
- (EN) R. Canup and K. Righter, editors. Origin of the Earth and Moon. University of Arizona Press, Tucscon, 2000.555 pp
- (EN) Charles Shearer and 15 coauthors (2006). Thermal and magmatic evolution of the Moon. Reviews in Mineralogy and Geochemistry 60: 365-518.
General references
- (EN) Dana Mackenzie, The Big Splat, or How Our Moon Came to Be, 2003, John Wiley & Sons, ISBN 0-471-15057-6.
- (EN) G. Jeffrey Taylor. Origin of the Earth and Moon. December 31, 1998
[modifica] Collegamenti esterni
- (EN) Planetary Science Institute: Giant Impact Hypothesis
- (EN) Computer modelling of the Moon's creation (Space.com)
- (EN) Origin of the Moon by Prof. AGW Cameron
- (EN) Klemperer Rosette simulations using Java applets
- (EN) SwRI giant impact hypothesis simulation (.wmv and .mov)
