La luna è vecchia – questo è certo.
Come la Terra e il resto del sistema solare, la luna esiste da circa 4,5 miliardi di anni. Ma se si cerca di restringere l’età dei pianeti più di così, gli scienziati hanno difficoltà a mettersi d’accordo. La nostra luna è una “vecchia luna” che si è formata 30 milioni di anni dopo che il sistema solare ha preso forma, o una “giovane luna” che si è formata 170 milioni di anni dopo?
In un nuovo studio pubblicato il 29 luglio sulla rivista Nature Geoscience, gli scienziati descrivono nuove prove che la nostra luna è apparentemente sul lato più vecchio. Analizzando i rapporti di elementi radioattivi rari in un campione di rocce lunari raccolte durante le missioni Apollo, gli scienziati tedeschi hanno ristretto la data di formazione della luna a circa 50 milioni di anni dopo la nascita del nostro sistema solare – 150 milioni di anni prima di quanto molti studi stimano.
Questa è un’informazione utile se, diciamo, si vuole comprare alla luna una torta con il numero appropriato di candeline di compleanno – o, come hanno scritto gli autori dello studio, se si vuole vincolare meglio le date di quando è nata la Terra.
“Poiché la formazione della luna è stato l’ultimo grande evento planetario dopo la formazione della Terra, l’età della luna fornisce un’età minima anche per la Terra”, ha detto il geologo e autore principale dello studio Maxwell Thiemens, ex ricercatore dell’Università di Colonia, in una dichiarazione.
Questo perché la luna si è probabilmente formata dopo che un pianeta canaglia, grande come Marte, si è scontrato con la giovane Terra nei primi giorni del sistema solare. I detriti di questo gigantesco impatto (per lo più pezzi di mantello terrestre polverizzato) sono stati spruzzati nell’atmosfera, per poi coalescere nel satellite rotondo e roccioso che conosciamo e amiamo.
Questa teoria spiega perché la Terra e la luna hanno una composizione chimica quasi identica. È possibile, per esempio, che quando quel rogue impactor si è schiantato sul nostro giovane pianeta, abbia raccolto alcuni elementi rari dalla Terra che difficilmente possono provenire da altre parti del sistema solare. Studiando il decadimento di alcuni degli elementi radioattivi nelle moderne rocce lunari, i ricercatori tedeschi hanno cercato di vincolare le date del grande impatto e la formazione della luna.
Il team era curioso di due isotopi rari (versioni diverse di elementi) in particolare – afnio-182 e l’isotopo che alla fine si trasforma dopo eoni di decadimento radioattivo, tungsteno-182.
L’abbondanza relativa di questi elementi può servire come una sorta di orologio cosmico, hanno scritto i ricercatori, poiché l’afnio-182 ha un’emivita di circa 9 milioni di anni (il che significa che la metà di una data quantità dell’elemento sarebbe decaduta in qualcos’altro dopo quel tempo).
“Quando abbiamo raggiunto otto emivite (circa 64 milioni di anni), l’elemento è funzionalmente estinto” dal sistema solare, ha detto Thiemens a Live Science in una e-mail. Questo pone un limite duro sulle possibili date che la proto-luna potrebbe aver raccolto l’isotopo durante la sua collisione con la Terra; se l’afnio-182 è mai esistito sulla luna, la collisione deve essere avvenuta entro i primi 60 milioni di anni o giù di lì dopo la formazione del sistema solare, prima che questi isotopi rari scomparissero completamente.
Come i ricercatori si aspettavano, i campioni di roccia lunare dell’Apollo si sono dimostrati più abbondanti in tungsteno-182 di quanto non lo fossero in rocce simili della Terra – suggerendo che la luna era stata davvero una volta ricca di afnio-182.
Come possono quindi gli scienziati essere certi che l’eccesso di tungsteno-182 della luna proveniva effettivamente da afnio-182 decaduto, e non è stato semplicemente raccolto dalla Terra dopo che il processo di decadimento era finito? Secondo Thiemens, ha a che fare con il modo in cui gli elementi sono stati distribuiti durante la formazione della Terra.
“Quando un pianeta si sta formando, è interamente fuso”, ha detto Thiemens. Quando il nucleo della Terra si è formato (circa 30 milioni di anni dopo il sistema solare), elementi pesanti come il ferro sono sprofondati nel nucleo, portando con sé elementi siderofili (o “amanti del ferro”). Nel frattempo, gli elementi litofili (“amanti della roccia”) rimasero principalmente vicino alla superficie per diventare parte del mantello del pianeta. Poiché il tungsteno è un siderofilo, qualsiasi tungsteno-182 che era in giro durante l’enorme impatto probabilmente sarebbe già affondato nel nucleo della Terra, ha detto Thiemens. L’afnio, nel frattempo, come litofilo, sarebbe stato probabilmente abbondante nel mantello terrestre, proprio nel luogo dell’impatto. È sicuro ipotizzare, quindi, che l’abbondanza di tungsteno-182 nei campioni lunari di oggi provenga da afnio-182 decaduto raccolto dalla Terra nei primi 50 milioni o 60 milioni di anni di vita del sistema solare.
Quindi, la luna è vecchia – probabilmente anche più vecchia di quanto la maggior parte di noi pensasse. E, se ce lo chiedete, non sembra un giorno oltre i 4,3 miliardi.
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Originariamente pubblicato su Live Science.
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