Theia, il pianeta che diede origine alla Luna dopo l’impatto con la Terra: la conferma dalle rocce lunari

Theia, il planetoide grande pressappoco come Marte che circa 4,5 miliardi di anni fa impattò la Terra dando origine alla Luna, non proverrebbe da zone remote del Sistema Solare ma dal Sistema Solare interno: insomma, era un “vicino di casa” della Terra. Questa la conclusione suggerita da un nuovo studio pubblicato su Science e guidato dal Max Planck Institute for Solar System Research (MPS) e dalla University of Chicago, resa possibile attraverso una misura ad altissima precisione delle proporzioni isotopiche (ferro, cromo, molibdeno, zirconio) delle rocce terrestri e lunari riportate dalle missioni Apollo, grazie alle quali gli scienziati hanno scoperto che queste sono compatibili con uno scenario in cui la maggior parte degli elementi costitutivi della Terra e di Theia hanno avuto origine nel Sistema Solare interno. È probabile quindi che la Terra e Theia fossero in passato "vicini" tra loro.

I dettagli dello studio sul pianeta Theia

Nello studio il team di ricercatori ha analizzato 15 campioni di rocce terrestri e 6 campioni di rocce lunari, quest'ultime raccolte nel corso delle missioni Apollo sulla Luna. Grazie a queste roccia, gli scienziati sono riusciti a misurare con estrema accuratezza la proporzione di isotopi (un isotopo è un nucleo atomico dotato di stesso numero di protoni, ma diverso numero di neutroni) di ferro, nonché quelle di cromo, molibdeno e zirconio. L’idea alla base dello studio è che la composizione isotopica di un corpo planetario rappresenta una sorta di “libro dei ricordi” dell'oggetto che ne può svelare l’origine, il tipo di materiale da cui è stato assemblato, la sua distanza dal Sole nel disco primordiale etc.

Le conclusioni più significative provengono dall'analisi degli isotopi del ferro e del molibdeno. Dal momento che prima dell'impatto la Terra aveva già subito una segregazione che la portò a creare un nucleo di ferro, gli elementi pesanti nella Terra primordiale si trovavano tutti lì al centro, il chè implica che il mantello terrestre non poteva contenere tutto il ferro che oggi vediamo. Piuttosto, una parte significativa del ferro nel mantello doveva essere arrivata dopo, ad esempio attraverso un impatto con un corpo che era anch'esso costituito di grosse quantità di ferro e molibdeno, Theia appunto.

Gli scienziati hanno confrontato i valori isotopici misurati con quelli di diverse classi di meteoriti, dal momento che essi rappresentano i residui della formazione del Sistema Solare e quindi sono il riferimento per il materiale disponibile durante la formazione della Terra primordiale e di Theia. Dal confronto, gli scienziati hanno concluso che la composizione di Theia non corrisponde a quella di meteoriti provenienti dalla parte esterna del Sistema Solare (più ricca di elementi leggeri), ma la sua firma è compatibile con materiali della regione interna, cioè più vicina al Sole dell’orbita terrestre.

Il metodo utilizzato è diverso da quello solito che consiste nel produrre simulazioni dell'impatto dei due corpi. Gli scienziati lo hanno definito una sorta di processo di ingegneria inversa: piuttosto che simulare tutti gli scenari d’impatto possibili, il team parte dalle firme isotopiche attuali della Terra e della Luna, e risale alle combinazioni di masse/composizioni di Theia e della Terra pre-impatto che avrebbero generato il risultato osservato. Il risultato è che la scenario più convincente è quello in cui Theia e Terra si formavano l’una accanto all’altra nel disco solare interno e che quindi l' impatto è avvenuto tra “vicini di casa” piuttosto che con un grande corpo che proveniva da una zona remota del Sistema Solare.

Il grande impatto tra la Terra e Theia come origine della Luna

Secondo le ipotesi più accreditate fino ad ora, basate su simulazioni computerizzate dello scontro tra planetoidi, Theia si scontrò con la giovane Terra in un impatto catastrofico circa 4,5 miliardi di anni fa. Dall’impatto, enormi quantità di materiale del mantello terrestre e di Theia vennero scagliate in orbita attorno alla Terra, aggregandosi a formare la Luna. In questo nuovo studio, la scoperta che Theia avesse una composizione simile, ma non identica, a quella della Terra implica che nella miscela che generò la Luna entrò una parte significativa del materiale dell’impatto insieme a quello della Terra. In pratica, la Luna è figlia di una fusione di due corpi simili tra di loro. Il risultato rafforza quindi l’idea che la Luna non sia semplicemente un frammento della Terra, o in alternativa un frammento solo di Theia, ma piuttosto il prodotto di un impatto  tra due corpi di massa simile formatisi nella stessa regione del Sistema Solare. Questo quadro aiuta a spiegare la forte somiglianza isotopica fra la Terra e la Luna. Collocando Theia più vicino al Sole cambia il modo in cui pensiamo al popolamento di corpi protoplanetari interni e al modo in cui la Terra ha acquisito materiali nel mantello come il ferro, cioè attraverso lo scontro con un “coinquilino” planetario.

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