La luna terrestre avrebbe potuto richiedere solo poche ore per formarsi da un pasticcio in frantumi: ScienceAlert

La Luna potrebbe essersi formata immediatamente dopo un impatto catastrofico che ha strappato un pezzo di Terra e lo ha scagliato nello spazio, ha suggerito un nuovo studio.

Dalla metà degli anni ’70, gli astronomi hanno pensato che la Luna potesse essere stata creata da una collisione tra la Terra e un antico protopianeta delle dimensioni di Marte chiamato Theia; il colossale impatto avrebbe creato un enorme campo di detriti da cui il nostro compagno lunare si è lentamente formato nel corso di migliaia di anni.

Ma una nuova ipotesi, basata su simulazioni di supercomputer fatte a una risoluzione più alta che mai, suggerisce che la formazione della Luna potrebbe non essere stata un processo lento e graduale, dopotutto, ma che invece è avvenuto in poche ore.

Gli scienziati hanno pubblicato i loro risultati il ​​4 ottobre sulla rivista Le lettere del diario astrofisico.

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“Quello che abbiamo imparato è che è molto difficile prevedere quanta risoluzione è necessaria per simulare queste collisioni violente e complesse in modo affidabile: devi semplicemente continuare a testare finché non scopri che aumentare ulteriormente la risoluzione smette di fare la differenza per la risposta a te ottenere”, ha detto a WordsSideKick.com Jacob Kegerreis, cosmologo computazionale della Durham University in Inghilterra.

Gli scienziati hanno avuto i primi indizi sulla creazione della Luna dopo il ritorno della missione Apollo 11 nel luglio 1969, quando gli astronauti della NASA Neil Armstrong e Buzz Aldrin hanno riportato sulla Terra 47,6 libbre (21,6 chilogrammi) di roccia lunare e polvere.

I campioni risalgono a circa 4,5 miliardi di anni fa, collocando la creazione della Luna nel periodo turbolento di circa 150 milioni di anni dopo la formazione del sistema solare.

Altri indizi indicano che il nostro più grande satellite naturale sia nato da una violenta collisione tra la Terra e un ipotetico pianeta, che gli scienziati hanno chiamato in onore del mitico greco Titano Theia – la madre di Selene, dea della Luna.

Questa evidenza include somiglianze nella composizione delle rocce lunari e terrestri; La rotazione terrestre e l’orbita della Luna hanno orientamenti simili; l’elevato momento angolare combinato dei due corpi; e l’esistenza di dischi di detriti in altre parti del nostro sistema solare.

Ma esattamente come si è svolta la collisione cosmica è in discussione. L’ipotesi convenzionale suggerisce che quando Theia si è schiantato sulla Terra, l’impatto che ha distrutto il pianeta ha frantumato Theia in milioni di pezzi, riducendola a macerie galleggianti.

I resti spezzati di Theia, insieme ad alcune rocce vaporizzate e gas strappati dal mantello del nostro giovane pianeta, si sono lentamente mescolati in un disco attorno al quale la sfera fusa della Luna si è fusa e si è raffreddata nel corso di milioni di anni.

Eppure alcune parti del quadro rimangono sfuggenti. Una domanda eccezionale è perché, se la Luna è composta principalmente da Theia, molte delle sue rocce hanno sorprendenti somiglianze con quelle che si trovano sulla Terra?

Alcuni scienziati hanno suggerito che più rocce vaporizzate della Terra hanno contribuito a creare la Luna rispetto ai resti polverizzati di Theia, ma questa idea presenta i suoi problemi, come il motivo per cui altri modelli suggeriscono che una Luna composta principalmente da rocce terrestri disintegrate avrebbe un’orbita molto diversa rispetto a quello che vediamo oggi.

Per studiare diversi possibili scenari per la formazione della Luna in seguito alla collisione, gli autori del nuovo studio si sono rivolti a un programma per computer chiamato SPH With Inter-dependent Fine-grained Tasking (SWIFT), progettato per simulare da vicino la complessa e in continua evoluzione della rete gravitazionale e forze idrodinamiche che agiscono su grandi quantità di materia.

Fare in modo così accurato non è un semplice compito computazionale, quindi gli scienziati hanno utilizzato un supercomputer per eseguire il programma: un sistema soprannominato COSMA (abbreviazione di “macchina cosmologica”) presso il Distributed Research Utilizing Advanced Computing facility (DiRAC) dell’Università di Durham.

Utilizzando COSMA per simulare centinaia di collisioni Terra-Theia con angoli, rotazioni e velocità differenti, gli investigatori lunari sono stati in grado di modellare le conseguenze del crack-up astronomico a risoluzioni più elevate che mai.

Le risoluzioni in queste simulazioni sono stabilite dal numero di particelle utilizzate dalla simulazione. Secondo Kegerreis, per impatti giganteschi la risoluzione standard della simulazione è solitamente compresa tra 100.000 e 1 milione di particelle, ma nel nuovo studio, lui e i suoi colleghi ricercatori sono stati in grado di modellare fino a 100 milioni di particelle.

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“Con una risoluzione più elevata possiamo studiare più dettagli, proprio come un telescopio più grande consente di acquisire immagini a risoluzione più elevata di pianeti o galassie distanti per scoprire nuovi dettagli”, ha affermato Kegerreis.

“In secondo luogo, forse ancora più importante, l’utilizzo di una risoluzione troppo bassa in una simulazione può darti risposte fuorvianti o anche semplicemente sbagliate”, ha aggiunto.

“Potresti immaginare che se costruisci un modellino di auto con blocchi giocattolo per simulare come l’auto potrebbe rompersi in un incidente, se usi solo poche dozzine di blocchi, potrebbe semplicemente dividersi perfettamente a metà. Ma con poche migliaia o milioni, allora potresti iniziare a farlo accartocciare e rompersi in un modo più realistico”.

La simulazione a risoluzione più elevata ha lasciato i ricercatori con una Luna che si è formata nel giro di poche ore dai pezzi espulsi della Terra e dai pezzi frantumati di Theia, offrendo una teoria della formazione a stadio singolo che ha offerto una risposta pulita ed elegante alle proprietà visibili della Luna, come come la sua orbita ampia e inclinata; il suo interno parzialmente fuso; e la sua crosta sottile.

Tuttavia, i ricercatori dovranno esaminare campioni di roccia e polvere scavati dalle profondità sotto la superficie della Luna, un obiettivo delle future missioni Artemis della NASA, prima di poter confermare quanto potrebbe essere misto il suo mantello.

“Ancora più campioni dalla superficie della Luna potrebbero essere estremamente utili per fare nuove e più sicure scoperte sulla composizione e l’evoluzione della Luna, che possiamo quindi far risalire a simulazioni di modelli come la nostra”, ha detto Kegerreis.

“Missioni e studi come questi e molti altri ci aiutano costantemente a escludere più possibilità e restringere la storia effettiva sia della Luna che della Terra, e per saperne di più su come si formano i pianeti in tutto e oltre il nostro sistema solare”.

Tali indagini potrebbero anche far luce su come la Terra ha preso forma ed è diventata un pianeta vitale.

“Più impariamo su come è nata la Luna, più scopriamo l’evoluzione della nostra Terra”, ha affermato in una dichiarazione il coautore dello studio Vincent Eke, professore associato di fisica alla Durham University. “Le loro storie sono intrecciate e potrebbero trovare eco nelle storie di altri pianeti cambiati da collisioni simili o molto diverse”.

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Questo articolo è stato originariamente pubblicato da Live Science. Leggi l’articolo originale qui.

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