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Una spiegazione per il problema dell'inclinazione dell'orbita della Luna (e per l'oro della Terra)

Una spiegazione per il problema dell'inclinazione dell'orbita della Luna (e per l'oro della Terra)
Credit: Laetitia Lalila

Una nuova ricerca suggerisce che la Luna acquisì la sua attuale inclinazione orbitale trainata degli effetti gravitazionali generati dal passaggio di giganti rocce spaziali nelle vicinanze della Terra.

Gli scienziati hanno a lungo discusso l'origine della Luna.
L'idea prevalente è che un corpo delle dimensioni di Marte, chiamato Theia, colpì la Terra appena nata 4,5 miliardi di anni fa, alzando una nuvola di grandi detriti che si fusero insieme formando il nostro satellite. Tuttavia, l'orbita attuale della Luna è inclinata di cinque gradi rispetto a quella della Terra e si pensa che in passato arrivasse addirittura intorno ai dieci gradi. Eppure, secondo i calcoli, il suo piano orbitale sarebbe dovuto essere quasi coincidente con quello terrestre, grado più grado meno. D'altra parte i detriti che l'hanno formata si sarebbe dovuti disporre attorno al nostro pianeta, livellati sullo stesso piano orbitale, ed allo stesso tempo, il processo di aggregazione deve essere avvenuto troppo rapidamente perché la Terra potesse influenzare l'orbita della Luna con le forze di marea.

Il problema dell'inclinazione lunare - Credit: NASAE quindi? Cosa è successo?
Questo è un problema di lunga data noto come "problema dell'inclinazione lunare". 

Due ricercatori dell'Observatoire de la Cote d'Azur, in Francia, hanno una nuova teoria.

Kaveh Pahlevan e Alessandro Morbidelli hanno utilizzato i modelli computerizzati del Sistema Solare neonato, iniziando le loro simulazioni con la Luna sullo stesso piano orbitale della Terra, includendo rocce con una massa tra lo 0,75 ed l'1,5 per cento della massa della Terra (per confronto, la massa della Luna è circa l'1,2 per cento della massa terrestre). Alcune di queste impattarono con il nostro pianeta ma la maggior parte passarono così vicino da perturbare fortemente l'orbita della Luna con la loro attrazione gravitazionale. Dopo aver ricostruito i primi 100 milioni di anni di storia lunare, le simulazioni hanno dimostrato che sarebbero bastate poche decine di milioni di anni dopo la formazione della Luna, per spingere il satellite nel piano orbitale attuale.

Secondo i due autori i risultati suggeriscono che l'impatto che diede origine alla Luna deve essere avvenuto nelle ultime fasi della formazione della Terra:
"se l'evento fosse avvenuto prima, quando c'erano ancora corpi massicci attorno, l'orbita della Luna sarebbe stata molto eccitata e destabilizzata, portando la Luna in collisione con la Terra o persa nello spazio interplanetario", ha detto Pahlevan. "La tardività relativa dell'evento può essere intesa come una condizione necessaria per la sopravvivenza della Luna. Altre Lune precedenti sarebbero andate perse", ha aggiunto.

Questa ricerca sembra supportare anche studi paralleli secondo i quali la Terra avrebbe ricevuto l'un per cento della sua massa in una fase tarda della sua formazione.
Oro, platino, iridio ed altri metalli sono detti "siderofili", per la loro affinità a combinarsi col ferro. Poiché la Terra neonata era per lo più una palla di materiale fuso, questi sarebbero dovuti affondare nel nucleo insieme al ferro. Ed invece, sono presenti in quantità relativamente elevate in superficie, suggerendo che devono essere stati consegnati a seguito di impatti dopo la formazione del nucleo.

Il documento è stato pubblicato sulla rivista Nature.

Planetary science: The Moon's tilt for gold [abstract]

The Moon is generally thought to have formed from the debris ejected by the impact of a planet-sized object with the proto-Earth towards the end of planetary accretion. Models of the impact process predict that the lunar material was disaggregated into a circumplanetary disk and that lunar accretion subsequently placed the Moon in a near-equatorial orbit. Forward integration of the lunar orbit from this initial state predicts a modern inclination at least an order of magnitude smaller than the lunar value—a long-standing discrepancy known as the lunar inclination problem. Here we show that the modern lunar orbit provides a sensitive record of gravitational interactions with Earth-crossing planetesimals that were not yet accreted at the time of the Moon-forming event. The currently observed lunar orbit can naturally be reproduced via interaction with a small quantity of mass (corresponding to 0.0075–0.015 Earth masses eventually accreted to the Earth) carried by a few bodies, consistent with the constraints and models of late accretion. Although the encounter process has a stochastic element, the observed value of the lunar inclination is among the most likely outcomes for a wide range of parameters. The excitation of the lunar orbit is most readily reproduced via collisionless encounters of planetesimals with the Earth–Moon system with strong dissipation of tidal energy on the early Earth. This mechanism obviates the need for previously proposed (but idealized) excitation mechanisms, places the Moon-forming event in the context of the formation of Earth, and constrains the pristineness of the dynamical state of the Earth–Moon system.

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Elisabetta Bonora

Sono una image processor e science blogger appassionata di astronomia, spazio, fisica e tecnologia, affascinata fin da bambina dal passato e dal futuro.
Dal 2009 elaboro le immagini raw delle missioni spaziali insieme a Marco Faccin ed ho creato questo blog ad agosto 2012, in occasione dello sbarco del rover Curiosity su Marte.
Per lavoro mi occupo di digital advertising, web e video analytics presso Shiny (SV – Italia) ma passo la maggior parte del tempo libero su questo sito e tra i cataloghi delle foto scattate dalle sonde e dai rover inviati nel nostro Sistema Solare "per esplorare nuovi mondi, alla ricerca di nuove forme di vita, per arrivare là dove nessuno è mai giunto prima!" ...Ovviamente, è chiaro, sono una fan di Star Trek!

Sito web: https://twitter.com/EliBonora
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