La luna si è capovolta: nuove evidenze sulla formazione del suo mantello

La diversità tra il lato vicino e quello lontano della Luna potrebbe essere stata causata da un evento cruciale nella sua storia geologica

Recenti scoperte hanno confermato le teorie riguardanti la formazione del mantello lunare, fornendo una maggiore precisione sulla tempistica di questo importante evento per il nostro satellite naturale. Nel processo, sono emerse importanti intuizioni sul motivo per cui i lati vicino e lontano della Luna presentano una chimica così diversa e solo uno di essi possiede mari.

Similmente alla Terra, la Luna è considerata avere un nucleo, un mantello e una crosta, ma il mantello lunare si è solidificato molto tempo fa. La geologia della Luna è più semplice di quella terrestre, ma è molto più difficile da studiare, lasciando irrisolte questioni cruciali sul processo attraverso il quale si sono formati i rocce lunari. Tuttavia, il quadro generale sta finalmente emergendo.

La teoria standard sulla formazione della crosta lunare propone che le rocce ricche di ilmenite si siano formate dall’oceano di magma che ricopriva la Luna quando si è coagulata dal materiale espulso nell’impatto che l’ha creata. La componente di ilmenite della crosta primordiale era più pesante del mantello liquido sottostante, una situazione instabile che non poteva durare. Di conseguenza, le rocce contenenti ilmenite sono affondate in quello che è noto come capovolgimento globale del mantello.

“La nostra Luna si è letteralmente capovolta,” ha affermato il co-autore Dr. Jeff Andrews-Hanna dell’Università dell’Arizona. “Ma ci sono state poche prove fisiche per fare luce sulla sequenza esatta degli eventi durante questa fase critica della storia lunare, e c’è molto disaccordo nei dettagli di ciò che è accaduto.”

Alcuni scienziati hanno sostenuto un evento unico e rapido, altri un affondamento pezzo per pezzo.

Parte di questa ilmenite è eventualmente ritornata in superficie durante eruzioni vulcaniche. A quel punto, la crosta era abbastanza spessa da sostenere questo materiale, quindi è rimasto sulla superficie per gli astronauti dell’Apollo da trovare in quello che sono noti come cumulati portatori di ilmenite (IBC).

Tuttavia, un problema con questa storia è stato notato nel fatto che i modelli di questo processo prevedono quello che gli autori di un nuovo studio chiamano “uno strato globalmente simmetrico” di IBC. Eppure, ciò che vediamo è piuttosto diverso, con gli IBC concentrati in quella che è nota come la regione PKT, dove abbondano il potassio e le terre rare.

Questo significa che gli IBC sono concentrati sul lato della Luna che si affaccia sulla Terra, ma la questione di come siano arrivati lì è stata anch’essa molto dibattuta. Risolverla potrebbe spiegare la questione più ampia di perché i due lati siano così diversi.

Le anomalie gravitazionali intorno alla regione PKT si pensa rappresentino i resti dell’ultima fase del capovolgimento del mantello lunare. Comprendendo la loro distribuzione, dovrebbe essere possibile capire cosa è successo e perché gli IBC non sono distribuiti uniformemente. Gli autori hanno notato una corrispondenza tra queste anomalie precedentemente abbinate e i modelli prodotti in un modello precedentemente pubblicato di capovolgimento del mantello.

Una volta passate le prime ere nell’evoluzione lunare, il processo geologico dominante è diventato l’impatto degli asteroidi, quindi la spiegazione ovvia per l’asimmetria osservata è un impatto massiccio. Il modello attribuiva il capovolgimento all’evento che ha causato il gigantesco bacino creato sul lato lontano della Luna vicino al polo sud, noto come impatto del Polo Sud-Aitken (SPA).

“Le nostre analisi mostrano che i modelli e i dati raccontano una storia notevolmente coerente,” ha detto il co-autore principale, il dottorando Weigang Liang. “I materiali di ilmenite sono migrati verso il lato vicino e sono affondati nell’interno in cascate a forma di foglio, lasciando dietro di sé un vestigio che causa anomalie nel campo gravitazionale della Luna.”

La distribuzione dei resti di IBC e le età stimate dei più grandi bacini lunari portano gli autori a concludere che il capovolgimento è avvenuto almeno 4,09 miliardi di anni fa, e probabilmente almeno 130 milioni di anni prima. I modelli suggeriscono che il processo ha richiesto 100-300 milioni di anni. Si pensa che lo SPA sia avvenuto 4,25 milioni di anni fa, ma sulla base di ciò gli autori suggeriscono che potrebbe essere stato un po’ prima.

“Le anomalie al confine del PKT forniscono la prova fisica più diretta della natura del capovolgimento del mantello cumulato post-oceano di magma e dell’affondamento dell’ilmenite nell’interno profondo,” scrivono gli autori.

“Si scopre che la storia più antica della Luna è scritta sotto la superficie, e ci è voluta la giusta combinazione di modelli e dati per svelare quella storia,” ha detto Andrews-Hanna.

Il documento è pubblicato sulla rivista Nature Geoscience.