Le tracce di un antico pianeta nascoste nel cuore della Terra
Le tracce di un antico pianeta nascoste nel cuore della TerraUn recente studio guidato dal California Institute of Technology (Caltech) suggerisce che due enormi strutture ricche di ferro, situate nel profondo del mantello terrestre, potrebbero essere i resti di Theia, un antico pianeta che si scontrò con la Terra, dando origine alla Luna. Questa scoperta fornisce risposte a domande di lunga data sull’origine della Luna e sul destino di Theia.
Le Grandi Province a Bassa Velocità
La scoperta delle Grandi Province a Bassa Velocità
Negli anni ’80, i geofisici fecero una scoperta sorprendente: due ammassi di materiale insolito, grandi quanto un continente, furono trovati nel profondo del centro della Terra, uno sotto il continente africano e uno sotto l’Oceano Pacifico. Ogni ammasso è due volte la dimensione della Luna e probabilmente composto da proporzioni diverse di elementi rispetto al mantello che lo circonda.
L’origine delle Grandi Province a Bassa Velocità
Da dove provengono questi strani ammassi, noti formalmente come Grandi Province a Bassa Velocità (LLVPs)? Un nuovo studio guidato da ricercatori del Caltech suggerisce che potrebbero essere i resti di un antico pianeta che si scontrò violentemente con la Terra miliardi di anni fa, nello stesso impatto gigantesco che creò la nostra Luna.
Lo studio, pubblicato sulla rivista Nature il 1° novembre, propone anche una risposta ad un altro mistero della scienza planetaria. I ricercatori hanno a lungo ipotizzato che la Luna sia stata creata a seguito di un impatto gigantesco tra la Terra e un pianeta più piccolo chiamato Theia, ma nessuna traccia di Theia è mai stata trovata nella cintura di asteroidi o nei meteoriti. Questo nuovo studio suggerisce che la maggior parte di Theia fu assorbita dalla giovane Terra, formando le LLVPs, mentre i detriti residui dell’impatto si unirono per formare la Luna.
Metodologia di ricerca e risultati
La scoperta delle LLVPs e la loro composizione
Le LLVPs furono scoperte per la prima volta misurando le onde sismiche che attraversano la Terra. Le onde sismiche viaggiano a velocità diverse attraverso materiali diversi, e negli anni ’80, emersero i primi indizi di variazioni tridimensionali su larga scala nel profondo della struttura della Terra. Nel mantello più profondo, il modello delle onde sismiche è dominato dalle firme di due grandi strutture vicino al nucleo della Terra che i ricercatori ritengono possiedano un livello insolitamente alto di ferro. Questo alto contenuto di ferro significa che le regioni sono più dense dei loro dintorni, causando un rallentamento delle onde sismiche che le attraversano, da cui il nome “Grandi Province a Bassa Velocità”.
La connessione con Theia
Qian Yuan, un geofisico di formazione, partecipò a un seminario sulla formazione dei pianeti tenuto da Mikhail Zolotov, professore alla Arizona State University, nel 2019. Zolotov presentò l’ipotesi dell’impatto gigantesco, mentre Qian notò che la Luna è relativamente ricca di ferro. Zolotov aggiunse che non era stata trovata traccia dell’impattore che doveva aver colliso con la Terra.
“Subito dopo che Mikhail aveva detto che nessuno sa dove si trova ora l’impattore, ho avuto un ‘momento eureka’ e ho capito che l’impattore ricco di ferro poteva essersi trasformato in ammassi del mantello”, dice Yuan.
Yuan ha lavorato con collaboratori multidisciplinari per modellare diversi scenari per la composizione chimica di Theia e il suo impatto con la Terra. Le simulazioni hanno confermato che la fisica della collisione avrebbe potuto portare alla formazione sia delle LLVPs che della Luna. Parte del mantello di Theia potrebbe essere stata incorporata in quello della Terra, dove alla fine si è agglomerata e cristallizzata per formare i due distinti ammassi rilevabili oggi al confine tra il nucleo e il mantello terrestre; altri detriti della collisione si sono uniti per formare la Luna.
Implicazioni e ricerche future
Dato un impatto così violento, perché il materiale di Theia si è agglomerato in due distinti ammassi invece di mescolarsi con il resto del pianeta in formazione? Le simulazioni dei ricercatori hanno mostrato che gran parte dell’energia fornita dall’impatto di Theia rimase nella metà superiore del mantello, lasciando il mantello inferiore della Terra più freddo di quanto stimato da modelli di impatto a risoluzione inferiore. Poiché il mantello inferiore non fu completamente fuso dall’impatto, gli ammassi di materiale ricco di ferro di Theia rimasero in gran parte intatti mentre si depositavano alla base del mantello, come le masse colorate di paraffina in una lampada a lava spenta. Se il mantello inferiore fosse stato più caldo (cioè, se avesse ricevuto più energia dall’impatto), si sarebbe mescolato più accuratamente con il materiale ricco di ferro, come i colori in una pentola di vernici mescolate.
I prossimi passi sono esaminare come la presenza precoce del materiale eterogeneo di Theia nel profondo della terra potrebbe aver influenzato i processi interni del nostro pianeta, come la tettonica delle placche.
“Una conseguenza logica dell’idea che le LLVPs siano resti di Theia è che sono molto antiche”, dice Asimow. “Ha senso, quindi, indagare successivamente quali conseguenze hanno avuto per l’evoluzione più antica della Terra, come l’inizio della subduzione prima che le condizioni fossero adatte per la tettonica delle placche in stile moderno, la formazione dei primi continenti e l’origine dei minerali terrestri più antichi ancora esistenti”.