La formazione della Luna

Il testo seguente è tratto dal volume II della collana La Scienza, edito dalla Biblioteca di Repubblica.

Benché la sua compagnia ci sia familiare e gli astronauti del­le missioni Apollo le abbiano sottratto 382 kg di rocce che sono state accuratamente analizzate, l'origine della Luna rimane misteriosa. Cinque sono le ipotesi principali elaborate dalla fine del secolo scorso.
1) Teoria della fissione. Fu proposta nel 1878 dall'astrono­mo George H. Darwin, figlio del celebre naturalista che fon­dò l'evoluzionismo. La Luna si sarebbe staccata dalla Terra quando questa era ancora fluida e ruotava rapidamente su se stessa. La forza centrifuga avrebbe reso instabile il nostro pianeta, facendolo oscillare come una campana, fino a produrre la scissione. La depressione dell'oceano Pacifico sarebbe la cicatrice lasciata dal distacco. In realtà quel fondale ocea­nico è geologicamente giovane ed effimero: la tettonica a placche fa sì che la crosta terrestre si rinnovi quasi complet;amente nell'arco di 400 milioni di anni, un decimo dell'età della Luna. Inoltre nel 1930 Jeffreys ha dimostrato che il mec­canismo della fissione è fisicamente molto improbabile. La Terra avrebbe dovuto ruotare su se stessa in meno di 3 ore, una velocità difficilmente giustificabile.
2) Teoria della cattura. La Luna si sarebbe formata indipendentemente dalla Terra come un pianeta autonomo in un'atra regione del Sistema Solare, e sarebbe poi stata catturata dall'attrazione terrestre durante un passaggio ravvicinato. Lo scenario è possibile, ma esige condizioni molto critiche. La Luna avrebbe decelerato giungendo in prossimità della Terra per effetto di un impatto con qualche altro corpo e l'immissione nell'orbita terrestre lascia margini ristretti alla velocità di arrivo. Inol­are un'orbita fortemente ellittica e instabile sarebbe molto più probabile dell'orbita piuttosto regolare della Luna.
3) Teoria dell'accrezione binaria. Terra e Luna potrebbero essersi formate per accrezione (progressivo accumularsi di piccoli corpi chiamati planetesimi) dallo stesso materiale e nella stessa regione della nebulosa primordiale che ha dato e al Sole e ai pianeti tra 4,6 e 4,5 miliardi di anni fa. L'analisi chimica e la datazione delle rocce terrestri e delle rocce­ lunari riportate dagli astronauti sostanzialmente non contrastano con questa tesi. Tuttavia Terra e Luna differiscono notevolmente per densità (rispettivamente 5,6 e 3,3 rispetto all'acqua) e in parte anche per composizione chimica. Inoltre­ ci sono difficoltà di tipo dinamico nello spiegare la nascita di un «doppio pianeta».
4) Teoria della precipitazione. Mette insieme elementi delle ipotesi della fissazione e dell'accrezione. L'energia rilasciata durante l'accrezione della Terra via via che i planetesimi concorrevano a formarla avrebbe generato una densa atmosfera di ossidi metallici attorno al protopianeta. I vapori si sarebbero disposti a disco attorno all'equatore e poi, venendo meno l'accrezione e quindi l'apporto di calore, si sarebbero gradualmente condensati in ploveri, che a loro volta avrebbero formato per accrezione la Luna. Il pregio di questa ipotesi, sviluppata negli anni Ottanta da A.E. Ringwood dell'Università di Canberra, sta nello spiegare la diversa densità dei due corpi celesti.
5) Teoria catastrofica. Riprende l'idea della scissione proposta da Darwin jr., ma per strappare alla Terra una parte della sua crosta e del suo mantello fa intervenire una collisione che sarebbe avvenuta circa 4 miliardi di anni fa tra il nostro pianeta e un corpo di dimensioni planetarie paragonabile a Marte (un decimo della massa terrestre). Nel 1986 questo scenario è stato simulato al computer da H.I. Melosh e M. Kipp dei Sandia National Laboratories e da Willy Benz e Wayne L. Slattery del Los Alamos Laboratory (USA). Secondo la simulazione, 12 minuti dopo la catastrofe intorno alla Terra si sarebbero formati due giganteschi pennacchi di materiale vaporizzato nell'urto. Dopo 10 ore sarebbe iniziata la condensazione e già entro 23 ore avrebbe preso forma la protoluna.