Il pianeta perduto che ha creato la Luna proveniva dal sistema solare interno

Un nuovo studio individua le origini del pianeta Theia, la cui antica collisione con la Terra ha probabilmente dato origine alla Luna
di Jacek Krywko/Scientific American
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Circa quattro miliardi e mezzo di anni fa il pianeta Theia si scontrò con la Terra, disintegrandosi, fondendo gran parte del mantello terrestre ed espellendo un enorme disco di detriti che in seguito formò la Luna. Gli scienziati si sono a lungo chiesti di che cosa fosse fatto Theia e da dove provenisse. Ora hanno le prove che si sia formato molto vicino a noi.

Il modello originale dell’impatto gigante alla base della creazione della Luna, proposto negli anni settanta, prevedeva che la Luna fosse composta principalmente dal materiale di Theia. Questo scenario implicava che dovessero esserci differenze nella composizione chimica della Luna e della Terra, ma la ricerca ha scoperto che le due sono quasi identiche, molto più simili di quanto dovrebbero essere due corpi planetari indipendenti. Un nuovo studio, pubblicato su “Science”, ha esaminato attentamente altre cose che Theia ci ha dato oltre alla Luna: il molibdeno e il ferro aggiuntivi rimasti dopo la collisione.

L’antica Terra avrebbe avuto questi elementi pesanti accumulati nel suo nucleo, ma non nel mantello roccioso più vicino alla superficie, quindi qualsiasi ferro presente ora nel mantello terrestre proviene probabilmente da Theia e può dirci qualcosa sulla composizione di quel pianeta, afferma il coautore dello studio Thorsten Kleine, direttore del Max-Planck-Institut per il sistema solare a Gottinga, in Germania.

Kleine e i suoi colleghi hanno analizzato 15 rocce terrestri e sei campioni lunari portati sulla Terra dalle missioni Apollo. Si sono concentrati innanzitutto sugli isotopi del ferro: variazioni dell’elemento con un numero diverso di neutroni. Le rocce e i pianeti del sistema solare condividono distribuzioni quasi identiche di questi isotopi, ma negli ultimi anni Kleine e alcuni dei coautori del nuovo articolo hanno scoperto che alcune deviazioni molto piccole dal rapporto isotopico standard del ferro possono rivelare il luogo di origine del campione.

“La scoperta delle anomalie degli isotopi di ferro è relativamente recente, motivo per cui, immagino, nessuno l’ha ancora fatto per la Luna”, afferma Kleine. “Queste analisi sono difficili e le variazioni sono minime, quindi non è un esperimento facile da realizzare”.

Il gruppo ha combinato i dati sul ferro con le distribuzioni isotopiche del molibdeno e dello zirconio trovati negli stessi campioni per ricostruire le probabili dimensioni e composizione di Theia. I ricercatori hanno anche confrontato le misurazioni con quelle di campioni provenienti da 20 meteoriti originari sia del sistema solare interno sia di quello esterno per determinare il luogo di origine di Theia.

Il nuovo studio rivela che Theia era un pianeta roccioso con un nucleo metallico che molto probabilmente conteneva dal cinque al dieci per cento della massa terrestre e si era formato nel sistema solare interno, più vicino al Sole rispetto alla Terra. Questo quadro è in linea con le precedenti ipotesi sul perché i corpi fossero così simili, afferma Kleine; quello che non sapevamo era dove si fosse formato esattamente.

Nel 2020 Kleine e altri scienziati hanno dimostrato che i corpi celesti formatisi più vicini al Sole sono più ricchi di elementi pesanti come il molibdeno. Seguendo questo principio, Kleine e i coautori del nuovo studio hanno stimato che la Terra ha un po’ più di molibdeno e zirconio di quanto dovrebbe e hanno dedotto che questi elementi pesanti aggiuntivi devono essere stati portati qui da Theia. Hanno combinato questi dati con ciò che avevano appreso sul ferro.

“Gli autori hanno effettuato nuove misurazioni degli isotopi di ferro con livelli di precisione eccezionali”, afferma la planetologa Sara Russell, leader del Planetary Materials Group presso il Museo di storia naturale di Londra, che non ha partecipato al nuovo studio. Per lei, le implicazioni dello studio vanno oltre le origini di Theia: ci aiutano a capire che cosa alla fine ha plasmato il sistema Terra-Luna trasformandolo in una culla di vita.

“Questo lavoro accurato e la modellizzazione approfondita ci aiutano a comprendere meglio le nostre origini”, aggiunge.

Il gruppo non ha ancora verificato lo scenario proposto attraverso simulazioni dell’impatto gigante, afferma Kleine, ma non vede l’ora di eseguire tali simulazioni e di analizzare i campioni lunari alla ricerca di altri isotopi elementari.

Russell spera che le future missioni di recupero dei campioni possano dare impulso a questo tipo di analisi.

“Trovo incredibile che stiamo ancora imparando cose nuove sulla Luna e sulla Terra a più di 50 anni da quando gli astronauti dell’Apollo hanno raccolto queste rocce dalla superficie lunare”, conclude Russell. “Raccogliere campioni nello spazio e portarli sulla Terra per conservarli significa che possiamo effettuare misurazioni molto più dettagliate di quelle possibili nello spazio e preservarli per le generazioni future affinché possano fare le loro scoperte.”