Astronomii încă nu pot explica pe deplin originea Lunii

La jumătate de secol după ce modulul lunar al misiunii Apollo 17 al NASA a decolat de pe cadranul nord-estic al feței apropiate a Lunii, oamenii de știință încă nu înțeleg pe deplin când sau cum s-a format Luna, scrie Science Alert.

Ei sunt însă de acord că a fost implicat un impact major – un obiect numit Theia de către cercetătorii lunari – care probabil s-a ciocnit de Pământ acum aproximativ 4,51 miliarde de ani.

Totuși, dimensiunea estimată a lui Theia variază acum de la un obiect de mărimea unui proto-Mercur până la unul care avea aproximativ jumătate din dimensiunea actuală a Pământului.

De fapt, cele mai recente modele hidrodinamice indică faptul că un corp ceresc mai mare oferă cea mai plauzibilă explicație pentru motivul pentru care rocile lunare aduse de misiunile Apollo par să fie atât de asemănătoare chimic cu bazaltele vulcanice bogate în olivină găsite aici, pe Pământ.

„Pământul a fost profund afectat de acest impact masiv; practic, a resetat istoria planetei noastre”, a spus Wim van Westrenen, om de știință specializat în studiul Lunii și al planetelor la Vrije Universiteit Amsterdam, într-un interviu recent în biroul său.

„În urma unui impact gigantic, Luna inițială era doar o bilă incandescentă de magmă, cu temperaturi de mii de grade”.

„Nici măcar nu era încă rocă, așa că trebuia să se răcească înainte să se poată forma mineralele pe care am încercat să le datăm”, spune van Westrenen. El afirmă că adevărata întrebare este cât timp a fost necesar după impact pentru formarea acestor minerale.

După cum admite van Westrenen, acest lucru este foarte greu de determinat.

Chiar și așa, cercetătorii lunari încă învață multe din mostrele de roci aduse de misiunile Apollo.

Roca Genesis – o rocă veche de 4,46 miliarde de ani, colectată în 1971 de astronauții misiunii Apollo 15 – este una dintre cele mai faimoase mostre Apollo. Ea este alcătuită aproape exclusiv din mineralul alb numit plagioclaz, care tinde să plutească la suprafața magmei deoarece este foarte ușor.

„Ai nevoie de o cantitate uriașă de magmă pentru a produce mult din acest material alb, iar apoi acesta trebuie să ajungă la suprafață, deoarece acum se află la exterior”, spune van Westrenen. „Aceasta este cea mai bună explicație pentru formarea acestor roci albe, inclusiv a rocii Genesis.”

Culoarea albă a plagioclazului, vizibilă atunci când privim Luna, se datorează reflexiei cristalelor de plagioclaz.

„Faptul că avem un întreg corp ceresc acoperit cu plagioclaz sugerează că, de fapt, privim acoperișul unui corp gigantic și antic de magmă”, spune van Westrenen.

Laboratorul lui van Westrenen este specializat în crearea unor presiuni și temperaturi extrem de ridicate pentru a analiza și recrea condițiile din interiorul Lunii, în speranța de a înțelege mai bine evoluția geologică lunară.

„Grupul nostru a fost primul care a oferit un studiu experimental complet despre ce se întâmplă atunci când un ocean profund de magmă de pe Lună se solidifică și ce minerale se formează în fiecare etapă”, spune van Westrenen.

„Credem că întreaga Lună a fost, de fapt, topită; aproximativ 1.700 de kilometri de magmă până în centru”, afirmă el.

În laborator, van Westrenen și colegii săi folosesc încălzirea rezistivă pentru a trimite curent electric prin grafit și a încălzi câțiva milimetri cubi de material la temperaturi de peste 1.700 °C. Asta înseamnă de aproximativ cinci ori mai fierbinte decât un cuptor convențional.

Laboratorul poate crea și presiuni de 250.000 de atmosfere terestre.

Prin comparație, se estimează că presiunea maximă din interiorul Lunii este de aproximativ 50.000 de atmosfere terestre, ceea ce le permite cercetătorilor să „călătorească” virtual până în centrul Lunii în laborator.

Totuși, una dintre problemele-cheie în înțelegerea formării sistemului Pământ-Lună este că, deși simulările numerice hidrodinamice reproduc proprietățile fizice actuale ale sistemului, ele nu reușesc să potrivească compozițiile chimice cunoscute ale celor două corpuri.

„Toate simulările clasice prezic că Luna ar trebui să aibă o compoziție chimică foarte diferită de ceea ce observăm”, spune van Westrenen.

„Rocile lunare sunt mult mai asemănătoare cu cele de pe Pământ decât ar trebui să fie.”

Paradigma actuală este că fie Pământul era aproape complet format, iar Luna a rezultat din impactul unui corp mic, de dimensiunea lui Mercur, care a lovit planeta noastră cu viteză mare și la un unghi pronunțat.

Sau, la acel moment, Pământul era format doar pe jumătate.

„În acest caz, ar fi trebuit să se ciocnească cu încă o jumătate de Pământ pentru a ajunge la dimensiunea actuală”, spune van Westrenen.

Luna s-ar fi format apoi dintr-o cantitate mică de resturi complet amestecate provenite din Theia și jumătatea de Pământ, care au rămas pe orbită în jurul Pământului nou format, afirmă el.

După impact, materialul silicat mai ușor ar fi format Luna, în timp ce materialul mai dens ar fi format Pământul și ar fi coborât pentru a crea nucleul bogat în fier al planetei.

„Asta este încă valabil, dar aceleași modele clasice vechi de 25 de ani prezic că majoritatea rocilor silicatice provin din Theia, nu de pe Pământ”, spune van Westrenen.

Ce ar face ca Luna să fie alcătuită în mare parte din material asemănător celui terestru?

„Pentru a forma Luna într-un impact gigantic clasic, Theia trebuie să lovească Pământul tangențial, astfel încât jumătate din Theia să rateze planeta”, spune van Westrenen.

„O jumătate se izbește de Pământ, iar cealaltă trece pe lângă el și intră apoi pe orbită în jurul proto-Pământului, formând Luna”.

Însă, în acest scenariu, Luna ar trebui să fie formată în principal din roci provenite de la impactorul Theia. Dar asta nu este ceea ce observă geologii.

Theia ar fi trebuit să provină din altă regiune a sistemului solar; prin urmare, compoziția sa chimică ar fi trebuit să fie diferită de cea a Pământului.

Totuși, Pământul și Luna rămân surprinzător de asemănătoare din punct de vedere chimic.

Concluzia?

„Modul în care s-a format Luna nu este încă pe deplin elucidat, chiar dacă oamenii au pășit pe suprafața ei acum decenii”, spune van Westrenen.

„Orice om poate vedea Luna, dar nu toți realizează că formarea ei este direct legată de istoria propriei noastre planete.”