Le nuove scoperte sulla formazione di Terra, Luna e Marte

Uno studio rivela che l'abbondanza di elementi come oro e platino, trovati nel mantello della Terra della Luna e di Marte, sarebbero giunti durante la fase finale della formazione dei pianeti, oltre 4,5 miliardi di anni fa. Il modello teorico prevede un ipotetico oggetto, che avrebbe colpito la Terra, dando vita alla nostra Luna. Come con la prova fisica della distribuzione di asteroidi e antiche cicatrici di impatti marziani.

Un problema della planetologia, è come la Terra, la Luna, e gli altri pianeti interni del Sistema Solare si siano formati ed evoluti. Una domanda difficile alla quale rispondere, dato che in miliardi di anni gli eventi spaziali verificatosi hanno costantemente modifivcato lo stato delle cose. Nonostante tutto, si potrebbe ancora scovare alcuni indizi capaci di aiutare gli scienziati a determinare cosa sia realmente accaduto in origine.
Il più grande oggetto previsto dalle simulazioni al computer dicono chel'oggetto che avrebbe colpito la Terra, aveva delle dimensioni ragguardaveli che andavano dalle 1.500 alle2.000 miglia di diametro, mentre quelli che avrebbero colpito la Luna, avevano dimensioni comprese tra i 150 e i 200 km, e potrebbero aver portato acqua al suo mantello.
Uno studio accurato dei campioni di rocce lunari riportate dagli astronauti dell'Apollo, ci dicei che la Luna si formò in seguito ad una collisione tra un corpo delle dimensioni di Marte e della Terra circa 4,5 miliardi di anni fa.
Se l'idea che il sistema Terra-Luna deve la sua esistenza ad un unico evento casuale e radicale, e normlale ritenere che tali impatti fra corpi di grandi dimensioni avvenissero frquentemente durante le fasi finali della formazione del nostro sistema solare. L'impatto dovrebbe aver portato ad una fase finale della formazione di base degli oceani e del magma globale sia sulla Terra e che sulla Luna.

Per l'ipotesi dell'impatto gigante ci si potrebbe aspettare che i campioni presenti sulla Terra e nel mantello lunare, portati alla superficie dalla attività vulcanica, forniscano prove in merito.
In particolare, gli scienziati hanno esaminato l'abbondanza in queste rocce dei siderophile, o elementi metallofili: Re, Os, Ir, Ru, Pt, Rh, Pd, Au. Questi elementi dovrebbero aver seguito il ferro e altri metalli del nucleo in seguito alla formazione della Luna, lasciando le croste rocciose e i mantelli di questi organismi privi di tali elementi.
Di conseguenza, la loro quasi assenza dalle rocce del mantello dovrebbe fornire un importante banco di prova al modello di un impatto gigante.

Tuttavia, come ha descritto il membro del team, Walker: "Il grande problema per i teorici è che tali metalli non mancano affatto, ma invece sono modestamente abbondanti". L'altro membro del team, Day, aggiunge ironicamente: "Questa è una buona cosa per tutti coloro che amano i loro anelli di nozze d'oro o il filtro dell'aria fornite dal palladio nei convertitori catalitici della loro vettura".

Una proposta di soluzione a questo enigma, potrebbe essere che gli elementi altamente siderophili, potrebbero essere stati eliminati dal mantello dagli effetti dell'impatto gigante e sarebbero stati poi parzialmente alimentati dagli impatti con altri dei planetesimi.
Questa non è una sorpresa, i modelli di formazione planetaria predicono tali impatti tardivi, ma la loro natura, il numero. e soprattutto le dimensioni dell'accrescimento apportato, sono sconosciuti. Presumibilmente, avrebbero potuto rappresentare l'accrescimento di molti organismi di piccole dimensioni o pochi eventi di grandi dimensioni. Per abbinare le osservazioni ai modelli, i planetesimi avrebbero dovuto fornire lo 0,5% della massa al mantello terrestre, pari a un terzo della massa della Luna e circa 1.200 volte inferiore alla massa del mantello lunare.
Utilizzando modelli numerici, il team, ha dimostrato di poter riprodurre questi impatti tardivi di accrescimento.

I loro risultati indicano che il planetesimo più grande era di circa 1.500-2.000 chilometri di diametro, più o meno le dimensioni di Plutone, mentre quelli che hanno colpito la Luna erano solo di 150-200 chilometri.

L'autore principale dello studio, Bottke, ha detto: "Questi impatti da parte dei planetesimi minori potrebbero aver prodotto abbastanza arricchimenti di elementi altamente siderophili, ma non così grandi da permettere ai loro nuclei frammentati di unirsi con il nucleo del pianeta. Essi rappresentano probabilmente i più grandi oggetti che hanno colpito la Terra e la Luna dopo l'impatto gigante che ne ha permesso la formazione."

Rappresentazione di fantasia dell'impatto avvenuto oltre 4,5 miliardi di anni fa tra la Terra e un misterioso pianeta. Da questo evento si formò il nostro pianeta come lo conosciamo e la Luna.

I nuovi modelli teorici, che descrivono come i planetesimi si sono formati e si sono evoluti, suggeriscono che i più grandi hanno fagocitato i più piccoli, lasciando dietro di sé una popolazione di oggetti in gran parte resistente all'erosione collisionale.
Le ultime popolazioni di superstiti di tali planetesimi nel Sistema Solare interno sono gli asteroidi. Nella fascia interna degli asteroidi, i più grandi conosciuti sono Cerere, Pallade e Vesta, rispettivamente di circa 600, 300 e 300 miglia.

Le dimensioni dei crateri più antichi e più grandi su Marte, molti dei quali misurano migliaia di miglia, sono coerenti con un bombardamento causato dagli asteroidi della cintura degli asteroidi interna.

Questi risultati permettono di fare alcune previsioni interessanti circa l'evoluzione della Terra,Marte e Luna.

Si calcola che il più grande tra i proiettili che hanno colpito la Terra. è stato in grado di modificare il suo asse di rotazione, in media, di circa 10 gradi. Il più grande oggetto che potrebbe aver colpito Marte, secondo questo studio. e grazie all'abbondanza di elementi altamente siderophili trovati nei meteoriti marziani, dovrebbe essere stato di circa 900-1100 chilometri. Questa è circa la dimensione teorica necessaria del proiettile che ha creato il bacino Borealis, e che ha prodotto la dicotomia emisferica globale su Marte.

Per la Luna, i proiettili sarebbero stati abbastanza grandi da avere creato il bacino sud polare Aitkin e forse un bacino di dimensioni analoghe e precedente. Inoltre, se contenessero anche una quantità rilevante di sostanze volatili, gli stessi processi che hanno portato elementi altamente siderophili al mantello della Luna, potrebbero aver portato anche l'abbondanza riscontrata di acqua.

Il team che ha condotto questo studio comprende il Dr. William Bottke e il Dr. David Nesvorny dal Southwest Research Institute, i modellatori geofisici-geochimici, come il Prof. Richard J. Walker presso l'Università del Maryland, il Prof. James Day presso l'Università del Maryland e la Scripps Institution of Oceanography e il Prof. Linda Elkins-Tanton, presso il Massachusetts Institute of Technology.
Insieme, essi rappresentano tre squadre all'interno del NASA Lunar Science Institute (NLSI).