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La Luna potrebbe essere nata nel giro di cinque ore, non in secoli o millenni di lenta aggregazione di detriti. È questa la conclusione più sorprendente di uno studio pubblicato su The Astrophysical Journal Letters, che rimette mano a uno degli scenari più consolidati della planetologia: il gigantesco impatto tra la Terra primordiale e un protopianeta grande più o meno come Marte, battezzato Theia. L’urto, secondo le ricostruzioni accumulate negli anni, sarebbe stato obliquo, circa 45 gradi, a una velocità intorno ai nove chilometri al secondo. Quando la polvere si è posata, il nostro pianeta si è ritrovato un satellite.
Fin qui niente di nuovo. L’ipotesi dell’impatto gigante regge da decenni come spiegazione principale per la nascita del sistema formato da Terra e Luna, con la collisione collocata circa 4,5 miliardi di anni fa e il materiale espulso che avrebbe poi dato origine al satellite. La novità riguarda i tempi, e sono tempi che lasciano perplessi anche gli addetti ai lavori.
Perché la resistenza dei materiali cambia tutto
Per simulare un evento del genere i ricercatori usano una tecnica chiamata idrodinamica a particelle levigate. In pratica due pianeti vengono ridotti a centinaia di migliaia di particelle virtuali, ognuna con la sua massa, densità, temperatura e velocità, e poi fatti schiantare l’uno contro l’altro dentro un computer. Il team del Southwest Research Institute, insieme all’Università dell’Arizona, ha aggiunto un ingrediente che finora era stato messo da parte: la resistenza dei materiali che componevano i due corpi. Un dettaglio considerato trascurabile, visto che in una collisione così energetica a dettare legge sono la gravità e le onde d’urto.
Trascurabile non era affatto. «I modelli si sono evoluti fino a includere la resistenza dei materiali, cosa importante quando si studiano le collisioni tra corpi più piccoli come gli asteroidi», ha spiegato C. Adeene Denton, che ha guidato lo studio. «Non eravamo sicuri che contasse anche per la Luna. Quando abbiamo fatto le simulazioni, abbiamo scoperto che invece conta parecchio».
Una Theia calda o fredda cambia la storia
Inserendo nei modelli la resistenza dei materiali in funzione della temperatura, è emerso che la formazione della Luna dipende in modo pesante dallo stato termico dei due corpi al momento dello scontro. Alcuni scenari producono una Luna sostanzialmente integra entro cinque ore dall’urto. Altri generano invece attorno alla Terra un disco protolunare di detriti, che solo col tempo si compatta e dà vita al satellite per aggregazione.
Il punto è che i protopianeti nascono caldi e si raffreddano man mano. Una Theia ancora rovente significa collisione precoce, meno di sessanta milioni di anni dopo la formazione dei pianeti, ed è proprio lo scenario della Luna quasi istantanea. Una Theia già fredda corrisponde invece a un impatto più tardivo, cento o centocinquanta milioni di anni dopo: in quel caso arriva compatta, si fonde quasi interamente con la Terra e lascia dietro di sé il disco di frammenti.
«A seconda di quanto sono calde la Terra e Theia prima della collisione, l’impatto può distruggere Theia e produrre questo enorme disco di detriti che alla fine forma la Luna», ha detto Denton. «Ma quando ho usato gli stessi parametri della modellistica originale, comprese strutture di temperatura identiche nei due corpi, nel giro di circa cinque ore è emersa una Luna intatta».
Le cinque ore, va detto, sono il tempo necessario perché un frammento di Theia finisca stabilmente in orbita. Quello che si forma non è ancora la Luna che si osserva oggi: è un corpo probabilmente fuso, che avrà bisogno di parecchio tempo per raffreddarsi e allontanarsi fino alla distanza attuale. Le conseguenze toccano anche la caccia alle esolune. Se un satellite può nascere in poche ore, mettersi a cercare dischi di detriti attorno agli esopianeti rocciosi diventerebbe fatica sprecata, perché durerebbero troppo poco per essere intercettati. Per i giganti gassosi il ragionamento non vale, dato che lì i dischi non derivano da impatti ma dal materiale avanzato durante la formazione del pianeta stesso.
