L'origine della Luna

Tra le varie teorie nate per spiegare la formazione del nostro satellite naturale, la più accreditata suggerisce che la Luna abbia avuto origine in seguito ad un violento impatto tra la Terra ed un corpo celeste delle dimensioni simili a quelle di Marte, scontro che sarebbe avvenuto all'incirca 4 miliardi di anni fa.

La conseguenza di questo impatto fu la formazione attorno alla Terra di un anello di detriti di composizione mista, in altre parole in parte formato da materiale terrestre ed in parte da materiale extraterrestre. L'addensamento di questo anello avrebbe permesso, nel giro di qualche centinaia di milioni di anni, la formazione della Luna.

Le evidenze sperimentali fornite dalle varie sonde e missioni spaziali non hanno però mai avvalorato completamente questa teoria in quanto erano totalmente assenti qualsiasi informazione sul nucleo lunare. In particolare sarebbe necessario sapere se:

1. Esiste un nucleo centrale composto, come nella Terra, da elementi pesanti?
2. Quali sono le sue dimensioni?
3. Quale è la percentuale di ferro eventualmente presente?

Le rocce lunari riportate a terra dalle missioni spaziali ed analizzate in laboratorio, hanno mostrato alcune similitudini con la composizione superficiale delle rocce terrestri, ma hanno anche evidenziato certi elementi incompatibili: ad esempio i così detti KREEP, composti formati da potassio terre rare e fosforo posizionati nei vari strati superficiali.

Nel gennaio 1998 è stata lanciata la sonda NASA Lunar Prospector che si è posizionata in orbita lunare. Questa sonda monta tra i vari strumenti scientifici anche uno strumento per l'analisi Doppler della gravità lunare. L'effetto Doppler è quel fenomeno fisico il quale fa si che la tonalità di una sirena in avvicinamento ci risulti più acuta, mentre quando la stessa sirena si sta allontanando il suono sia più grave. Nel caso del Lunar Prospector possiamo immaginare che la sirena sia il segnale radio emesso dalla sonda e che esso sia riflesso ad una lunghezza d'onda leggermente diversa a causa delle piccole anomalie gravitazionali lunari dovute a regioni di diversa composizione geologica. Lo studio approfondito delle variazioni della gravità lunare permettono di determinare con precisione l'orbita lunare che le sonde devono seguire per ottimizzare sia il consumo di carburante sia il livello di sicurezza.

Le stesse informazioni risultano però di fondamentale importanza anche per determinare con maggior precisione l'esistenza le dimensioni e la percentuale di ferro del nucleo interno della Luna.

A partire dal gennaio 1999 quando l'orbita del Lunar Prospector è stata ulteriormente abbassata tra i 20 ed i 30 chilometri dalla superficie lunare, la precisione dello strumento Doppler è aumentata anche di un fattore 100: grazie a ciò gli scienziati della NASA hanno potuto determinare con maggiore precisione i parametri del nucleo lunare.

L'analisi dei dati raccolti indica la presenza di un nucleo con raggio compreso tra i 220 ed i 450 chilometri che conterrebbe quindi solo il 4% della massa lunare contro il 30% dell'intera massa contenuta nel nucleo terrestre.

Alla luce di ciò si può affermare che Luna non ha avuto origine come la Terra nella nebulosa presolare di polvere e rocce, perché se così fosse la percentuale di massa contenuta nel nucleo dovrebbe essere simile a quella terrestre.

Trova quindi una conferma l'ipotesi della formazione in seguito ad un impatto tra la Terra ed un corpo esterno di dimensioni notevoli, avvenuto posteriormente alla formazione ed alla differenziazione della Terra. Infatti in tal caso il materiale terrestre liberato in seguito ad un impatto deve essere stato materiale superficiale, quindi a basso contenuto di ferro e nichel, che nel frattempo si era concentrato nel nucleo terrestre.