Formarea Lunii

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

1leftarrow blue.svg Vocea principală: Luna .

Ilustrația Marelui Impact , văzută din polul sudic

Au fost propuse mai multe ipoteze pentru a explica formarea Lunii care, pe baza datării izotopice a probelor lunare aduse pe Pământ de către astronauți , datează de acum 4.527 ± 0,010 miliarde de ani, adică la aproximativ 50 de milioane de ani de la formarea solarului sistem . [1]

Principalele ipoteze

Din punct de vedere istoric, s-au avansat mai multe ipoteze despre formarea Lunii.

Teoria fisiunii sau detașării

Primele teorii au sugerat că Luna ar fi provenit de pe Pământ, detașându-se prin fisiune de scoarța sa datorită efectului forței centrifuge sau a unei imense explozii, în zona Filipinelor, Mariana Trench ( Oceanul Pacific ). [2] Această teorie, cunoscută sub numele de teoria fisiunii , ar necesita totuși o valoare inițială prea mare pentru rotația Pământului [3] și nu este compatibilă cu vârsta relativ mică a scoarței oceanice . (vârstă fragedă datorită teoriei expansiunii oceanului a lui Harry Hess ). Această teorie este compatibilă cu cele mai moderne studii asupra izotopilor lunari, care au valori foarte asemănătoare cu izotopii scoarței terestre și cu faptul că s-a descoperit recent că rocile lunare au legat molecule de apă.

Teoria captării

O altă teorie, numită captură , presupune în schimb că Luna s-a format într-o altă zonă a sistemului solar și că ulterior a fost capturată de atracția gravitațională a Pământului [4] . Un corp extern pentru a fi capturat pe o orbită stabilă are nevoie de un factor determinant pentru disiparea energiei în momentul fazei sale de apropiere. Adesea în sisteme mai complexe, cu deja alte elemente de masă semnificativă pe orbită, acest lucru se întâmplă datorită perturbației gravitaționale a altor sateliți. Sistemul Pământ-Lună ar putea captura alți asteroizi care ar putea fi poziționați pe o orbită stabilă, dar efectele gravitaționale ale Pământului nu ar fi suficiente, am avea nevoie de perturbarea Lunii într-un moment precis de captură [5] ; prin urmare, Luna nu ar fi putut fi capturată în acest fel, din cauza absenței altor sateliți. Pe de altă parte, deși atmosfera poate disipa excesul de energie, periheliul satelitului capturat s-ar stabiliza la limitele atmosferei, deci pe o orbită prea joasă; deși Luna era mult mai aproape de Pământ în orbita sa primordială, această ipoteză ar necesita o extindere enormă a atmosferei Pământului [3] .

Teoria creșterii

Ipoteza de acreție presupune că Pământul și Luna s-au format împreună în aceeași perioadă începând de pe discul de acreție primordial. În această teorie, Luna s-a format din materialele care înconjoară proto-Pământul, similar cu modul în care planetele s-au format în jurul Soarelui. Cu toate acestea, această ipoteză nu explică în mod satisfăcător penuria de fier metalic pe Lună. [3] Cu toate acestea, niciuna dintre aceste teorii nu poate explica impulsul unghiular ridicat al sistemului Pământ-Lună. [6]

Teoria impactului uriaș

Teoria impactului uriaș ( Big thwack ) este cea mai acceptată de comunitatea științifică [7] . A fost propus în 1975 de William Hartmann și Donald Davis , care au emis ipoteza impactului unui corp de mărimea lui Marte , numit Theia sau Orfeu, cu Pământul. Din acest impact, s-ar fi generat suficient material pe orbita circumterestră pentru a permite formarea Lunii. Astronomul canadian Alastair GW Cameron a fost, de asemenea, un susținător ferm al acestei teze. Mai mult, se crede că planetele s-au format prin transformarea corpurilor mai mici în obiecte mai mari și se recunoaște că astfel de impacturi s-ar fi putut produce și asupra altor planete.

Simulările computerizate ale impactului sunt capabile să prezică atât valoarea impulsului unghiular al sistemului Pământ-Lună, cât și dimensiunea redusă a miezului lunar. [8] [9] Corpul ipotetic Theia s-ar fi format într-un punct Lagrange relativ la Pământ, adică într-o poziție gravitațional stabilă de-a lungul aceleiași orbite a planetei noastre. Aici Theia ar fi crescut progresiv prin încorporarea planetesimalelor și a resturilor care au ocupat în număr mare regiunile interioare ale sistemului solar la scurt timp după formarea sa. Pe măsură ce Theia a crescut la dimensiunea lui Marte , masa sa a devenit prea mare pentru a rămâne ferm în punctul Lagrange, mai ales având în vedere influența lui Jupiter în perturbarea orbitelor celorlalte planete din sistemul solar [10] .

Conform acestei teorii, la 34 de milioane de ani de la formarea Pământului (acum aproximativ 4533 de milioane de ani) acest corp a lovit Pământul într-un unghi oblic, distrugându-se și proiectându-și atât fragmentele, cât și o porțiune semnificativă din mantaua Pământului în spațiu. . Coliziunea a avut loc la un unghi de 45 ° și la o viteză de aproximativ 4 km / s (aprox 14 400 km / h ), la o viteză mai mică decât cea pe care Theia ar trebui să o aibă în starea unui corp orbitant ( 40 000 km / h ) și din moment ce cele două planete erau încă în stare topită și deci plastică, chiar înainte de coliziunea fizică forțele mareelor ​​începuseră să distorsioneze stările suprafeței mai întâi și să dezmembreze protocrosta și apoi protomantul [10] . De asemenea, se pare că aproape toată masa lunară este derivată din scoarța și mantaua proto-Pământului [11] . Proto-Pământul, lovit de Theia, și-ar fi înjumătățit timpul de rotație de la cele 8 ore inițiale la 4 ore [10] .

Potrivit unor calcule, două procente din masa lui Theia au format un inel de resturi, în timp ce aproximativ jumătate din masa sa s-au unit pentru a forma Luna, proces care s-ar fi putut finaliza în decurs de un secol. De asemenea, este posibil ca o parte a miezului mai greu al lui Theia să se fi scufundat în Pământul însuși și să se contopească cu miezul original al planetei noastre. Se crede că un astfel de impact ar fi sterilizat complet suprafața pământului, provocând evaporarea oricăror mări primordiale și distrugerea a tot felul de molecule complexe. Dacă vreodată pe Pământ au existat deja procese de formare a moleculelor organice la lucru, impactul lui Theia ar fi trebuit să le întrerupă brusc.

Mai mult, s-a sugerat că, ca o consecință a impactului, s-au format alte obiecte de dimensiuni semnificative, dar încă mai mici decât cele ale Lunii, care ar fi continuat să orbiteze Pământul, probabil ocupând unul dintre punctele Lagrange ale Pământului -Sistem lunar. În cel mult o sută de milioane de ani, acțiunile gravitaționale ale celorlalte planete și ale Soarelui și-ar fi destabilizat orbita oricum, provocându-le să scape din sistem sau să se ciocnească cu planeta sau Luna. [12] Un studiu publicat în 2011 sugerează că o coliziune între Lună și unul dintre aceste corpuri mai mici, cu o treime din dimensiunea Lunii, ar fi putut provoca diferențe notabile în caracteristicile fizice dintre cele două fețe ale Lunii. [13] Simulările efectuate sugerează că, dacă impactul dintre cei doi sateliți s-ar fi produs cu o viteză suficient de mică, nu ar fi dus la formarea unui crater, dar materialul corpului minor ar fi „pătat” pe Luna adăugând la suprafața sa un strat gros de crustă montană pe care o vedem ocupând fața ascunsă a Lunii , a cărei crustă este cu aproximativ 50 km mai groasă decât cea a feței vizibile . [14] .

În 2001, cercetătorul american Robin Canup a modificat teoria impactului gigant, ilustrând că Luna nou-născută ar fi fost plasată pe o orbită instabilă și ar fi căzut din nou pe planetă. Înclinarea actuală a axei de rotație a Pământului este rezultatul unui al doilea impact. Teoria dublului impact s-a născut deoarece, cu un singur impact, nu ar fi existat cantitatea de materie necesară formării Lunii, deoarece masa discului care s-ar fi condensat în urma primului impact, ar fi fost de aproximativ 2 ori mai mică decât cea a masei lunare actuale. Mai mult decât atât, doar o parte din acest material a depășit limita Roche , deci nu s-ar fi putut agrega niciodată pentru a forma un satelit mare [15] .

Un studiu [16] publicat în 2017 a propus că impactul după care s-ar fi format Luna ar fi contribuit la creșterea masei Pământului mult mai mult decât se presupunea anterior. [17]

Indicii geologice

Animația formației Theia în punctul Lagrange L 5 și coliziune ulterioară. Animația se desfășoară în etape de un an (înainte de impact), prin urmare Pământul aparent staționar. Vederea este din polul sud.

Indiciile care susțin această teorie derivă din rocile colectate în timpul debarcării misiunilor Apollo , care au arătat compoziții de izotopi de oxigen aproape egale cu cele ale Pământului. Mai mult, prezența eșantioanelor de roci de tip KREEP (adică conținând K = potasiu , REE = Pământuri rare (Elemente rare de pământ (EN)), P = fosfor ) indică faptul că într-o perioadă anterioară unei mari părți a Lunii a fost într-o starea fluidă și teoria impactului uriaș explică cu ușurință originea energiei necesare formării unui astfel de ocean de lavă .

Există mai multe dovezi că Luna are un miez feros, deși unul mic. În special, densitatea medie, momentul de inerție și inducția magnetică sugerează că trebuie să fie de aproximativ un sfert din raza lunară. Pentru comparație, celelalte corpuri de tip terestru au un nucleu egal cu jumătate din rază. Prin urmare, Luna s-ar fi format în principal din material provenit din mantaua Pământului și din obiectul pe care l-a impactat în timp ce miezul acestuia din urmă s-ar fi alăturat Pământului, explicând astfel valoarea impulsului unghiular. [8] .

Întrebările încă deschise cu privire la această ipoteză sunt:

  • Unele elemente volatile ale Lunii nu s-au epuizat așa cum a prezis teoria. [18]
  • Procentul de oxid de fier (FeO) al Lunii implică faptul că materialul proto-lunar ar proveni dintr-o mică parte din mantaua Pământului;
  • Dacă materialul proto-lunar provine din corpul afectat, Luna ar trebui să fie bogată în elemente siderofile , dar au fost detectate cantități minime. [19]

Dovezi contrare

Un studiu din mai 2011 realizat de NASA [20] aduce elemente care tind să infirme această ipoteză. Studiul, efectuat pe eșantioane vulcanice lunare solidificate acum 3,7 miliarde de ani și colectat de misiunea Apollo 17 în 1972, a făcut posibilă măsurarea unei concentrații de apă în magma lunară de 100 de ori mai mare decât cele estimate anterior. Rocile vulcanice tind să includă unele elemente volatile în microstructurile lor cristaline, inclusiv apa, și cu analize foarte sofisticate este posibil să se obțină cantitatea de apă prezentă în solul lunar. Conform teoriei impactului, apa ar fi trebuit să se dizolve aproape complet în timpul impactului, în timp ce din datele obținute aici cantitatea estimată de apă este similară cu cea prezentă în scoarța terestră.

Studiile ulterioare au evidențiat modul în care această apă a fost distribuită [21] și originea ipotetică a acesteia [22] , ceea ce a condus la o analiză mai detaliată a rocilor lunare [23] și a ipotezat modul în care Luna este compusă din 50% din Theia [24] .

Notă

  1. ^ T. Kleine, Palme, H.; Mezger, K.; Halliday, AN, Hf - W Cronometria metalelor lunare și vârsta și diferențierea timpurie a lunii , în Știință , vol. 310, nr. 5754, 2005, pp. 1671–1674, Bibcode : 2005Sci ... 310.1671K , DOI : 10.1126 / science.1118842 , PMID 16308422 .
  2. ^ AB Binder, Despre originea lunii prin fisiune de rotație , în Luna , vol. 11, n. 2, 1974, pp. 53-76.
  3. ^ a b c Rick Stroud, The Book of the Moon , Walken and Company, 2009, pp. 24-27, ISBN 0-8027-1734-9 .
  4. ^ , HE Mitler, Formarea unei luni sărace în fier prin captare parțială sau: încă o altă teorie exotică a originii lunare , în Icarus , vol. 24, 1975, pp. 256-268.
  5. ^ (EN) Poate gravitația Pământului să capteze un asteroid? , pe earthsky.org . Adus la 1 iunie 2018 .
  6. ^ DJ Stevenson, Originea lunii - Ipoteza coliziunii , în Revista anuală a științelor planetei și planetare , vol. 15, 1987, pp. 271-315.
  7. ^(RO) Luna vine din nou: o naștere violentă
  8. ^ a b R. Canup și E. Asphaug, Originea Lunii într-un impact uriaș aproape de sfârșitul formării Pământului , în Natura , vol. 412, 2001, pp. 708-712.
  9. ^ (EN) Heinrich D. Holland, Karl K. Turekian, The Formation of the Monn , în Lecturi din Tratatul de geochimie, Academic Press, 2010, pp. 43-47, ISBN 978-0-12-381391-6 . Adus la 6 februarie 2012 .
  10. ^ a b c Impactul uriaș .
  11. ^ Formarea lunii .
  12. ^ (RO) Richard Lovett, Pământul timpuriu ar fi putut avea două luni , în Nature, 3 august 2011, DOI : 10.1038 / news.2011.456 . Accesat la 5 august 2010 .
  13. ^ (EN) M. Jutzi, Asphaug, E., Forming the lunare farside highlands by accretion of a companion moon (PDF), în Nature, nr. 476, 2011, pp. 69–72, DOI : 10.1038 / nature10289 (arhivat din original la 21 iulie 2013) .
  14. ^ Deborah Ameri, Luna? Nu era singură. Pe ilmattino.it era un geamăn în jurul Pământului . Adus pe 5 august 2011 .
  15. ^ Originea Lunii
  16. ^ (EN) S. Marchi, RM Canup, RJ Walker, Livrarea eterogenă de silicat și metal pe Pământ prin planetesimale mari , în Nature Geoscience, 7 noiembrie 2017, DOI : 10.1038 / s41561-017-0022-3 .
  17. ^ Davide Coero Borga, Young Earth: the alien contribution , pe media.inaf.it (editat de), media.inaf.it , 4 decembrie 2017.
  18. ^ Teste ale ipotezei impactului gigant, JH Jones, Lunar and Planetary Science, Origin of the Earth and Moon Conference, 1998 [1]
  19. ^ EM Galimov și AM Krivtsov, Originea sistemului Pământ-Lună , în J. Earth Syst. Știință , vol. 114, nr. 6, decembrie 2005, pp. 593-600. [2]
  20. ^ (EN) NASA, Oamenii de știință finanțați de NASA fac descoperirea Lunar Watershed pe nasa.gov, NASA, 25 mai 2011. Accesat pe 9 august 2011.
  21. ^ Povestea lunii urmează să fie rescrisă
  22. ^ Apa era de asemenea prezentă pe Lună. Urme găsite în interiorul stâncilor
  23. ^ Luna s-a născut din coliziunea dintre Pământ și o planetă
  24. ^ Identificarea gigantului impactor Theia în rocile lunare

Bibliografie

Referințe generale

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității LCCN ( EN ) sh85087134
Sistem solar Portalul sistemului solar : Accesați intrările Wikipedia de pe obiectele sistemului solar
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Formazione_della_Luna&oldid=122177798 ”