Luna, i resti del pianeta Theia che le ha dato origine sono nascosti sotto i nostri piedi

È il nostro dirimpettaio spaziale. Ci affascina da sempre. Eppure la Luna continua a nascondere moltissimi misteri. Uno su tutti, la sua origine. Le ipotesi, è chiaro, non mancano. E una delle più gettonate chiama in causa un terzo corpo celeste, ribattezzato Theia dagli scienziati, che si sarebbe schiantato contro la Terra nel lontanissimo passato, quando il nostro pianeta era ancora in formazione, proiettando nello spazio una massa di detriti talmente gigantesca da provocare, nel tempo, la formazione di quello che sarebbe diventato il nostro satellite. I calcoli tornano, e per quello che sappiamo dell’origine del nostro Sistema Solare è assolutamente possibile che un protopianeta si sia schiantato contro il nostro, diversi miliardi di anni fa. Quel che manca, però, sono le prove: se Theia si è precipitata sulla Terra, perché non si trova traccia dei suoi resti? Un nuovo studio pubblicato su Nature avanza oggi un’intrigante possibilità, e cioè che quel che resta dell’antico proto-pianeta che ha dato origine alla Luna sia nascosto in bella vista, proprio sotto ai nostri piedi.

Misteri del sottosuolo

La Terra è un pianeta roccioso formato da diversi strati: una crosta esterna; un mantello, che rappresenta più dell’80% del volume del nostro pianeta; un nucleo esterno, fluido; e uno interno, solido. Visto che la stragrande maggioranza di questi strati si trova nel sottosuolo, a una profondità di oltre 30 chilometri (che convenzionalmente rappresenta il limite oltre il quale finisce la crosta terrestre e inizia il mantello), i geologi non possono fare affidamento sull’osservazione diretta per studiarli. E hanno dovuto accontentarsi di misurazioni indirette, che permettono di farsi un’idea di cosa succeda lì sotto. Fortunatamente, in questa impresa li aiutano i terremoti. Misurando il la velocità con cui le onde sismiche si propagano per il pianeta è infatti possibile dedurre la densità e la composizione dei materiali che incontrano lungo il loro passaggio, e mappare così gli strati più profondi del nostro pianeta.

Con queste indagini nell’ultimo secolo i geologi hanno portato alla luce molti dei segreti nascosti sotto i nostri piedi. Ma rimangono ancora molti misteri da svelare. Come ad esempio la presenza di due grossi ammassi di materiale che differisce per densità e composizione dal resto del mantello, situati al di sotto del Sud Africa e dell’Oceano Pacifico. Le onde sismiche rallentano quando passano all’interno di queste aree profonde del mantello, poste praticamente a ridosso della zona di transizione che lo separa dal nucleo esterno, e quindi gli scienziati sanno che devono essere più dense del materiale che lo circonda. Le due zone si estendono per migliaia di chilometri, tanto da rappresentare circa l’8% del volume del mantello, e sono state battezzate “Large low-shear-velocity provinces” (Llsvps, o superplume o super-pennacchi del mantello, in italiano), e nessuno sa di cosa si tratti esattamente.

Fossili spaziali

Le ipotesi, ovviamente, non mancano. E se molte cercano di spiegare l’esistenza degli Llsvps a partire da fenomeni geologici che hanno interessato le zone profonde del nostro pianeta durante i miliardi di anni trascorsi dalla sua formazione, c’è anche chi guarda altrove, e in particolare alle stelle. L’ipotesi che i superplume siano rimasugli di un antico impatto spaziale tra la terra e un protopianeta non è infatti nuova, così come l’idea che questo antico cataclisma potrebbe aver spinto una porzione del protopianeta in profondità, fino a raggiungere il punto di confine tra mantello e nucleo terrestre, propellendo intanto in orbita il materiale che avrebbe poi dato origine alla Luna. I fossili dell’antico impatto di Theia con la Terra avrebbero una densità maggiore rispetto al resto del mantello per via di una maggiore prevalenza di ossidi di ferro al loro interno, cosa che si ritrova anche nei campioni di suolo lunare analizzati fino ad oggi, e che giustifica il tentativo di spiegare i due misteri in un colpo solo.

Le prove?

Per dimostrare un’ipotesi servono prove, ed è esattamente quello che hanno deciso di cercare gli autori del nuovo studio. Per farlo, si sono affidati a un modello computerizzato, con cui hanno simulato l’impatto tra Theia, un protopianeta delle dimensioni di Marte, e la Terra, e il destino dei detriti prodotti dalla collisione, sia sul nostro pianeta, che nello spazio. Espandendo un modello precedente, che nel 2021 aveva già fornito risultati incoraggianti, nel nuovo lavoro sono riusciti a dettagliare con estrema precisione cosa sarebbe potuto accadere nel corso della collisione. Stando ai loro risultati, la forza generata dall’impatto avrebbe sciolto parzialmente il mantello del nostro pianeta, permettendo a parte del materiale portato da Theia di affondare in profondità, fino a raggiungere le zone ancora solide della Terra, incastonando così una porzione del protopianeta nelle profondità della Terra.

Non si tratta ancora di prove schiaccianti, sia chiaro, ma i risultati dello studio danno nuova linfa all’ipotesi che Theia sia responsabile sia della formazione della Luna, che di quella dei superplume inabissati nelle profondità del mantello terrestre. “Non è un’idea buttata lì, che è più o meno quello che pensavo prima di leggere questo lavoro”, ha raccontato a Nature Robin Canup, scienziato planetario del Southwest Research Institute di Boulder, in Colorado, che non ha partecipato alla ricerca. Cosa servirà per rendere più solida l’ipotesi? La pistola fumante sarebbe un’analisi diretta del materiale che compone i superplume e di quello che compone il mantello lunare, perché se risultassero molto simili le probabilità che abbiano la stessa origine si farebbero molto concrete.

Purtroppo è impossibile raggiungere le profondità del mantello terrestre con una trivella, e quindi l’unica possibilità di mettere le mani su un pezzetto di superplume sarebbe identificare qualche punto della crosta terrestre in cui questi strati profondi sono stati portati in superficie da fenomeni vulcanici o tettonici. Per quanto riguarda la Luna, invece, le probabilità di ottenere un campione nei prossimi anni sono piuttosto elevate. Le missioni del programma Artemis hanno infatti come obiettivo il Polo Sud lunare, una zona del satellite dove si ritiene che le rocce provenienti dagli strati profondi della Luna siano abbondanti e facilmente accessibili. Se gli astronauti della Nasa torneranno con dei campioni di mantello lunare, la loro analisi probabilmente aiuterà a chiarire la genesi del nostro satellite, e potrebbe confermare (o smentire) l’ipotesi che sia legata a Theia, e ai superplume. L’attesa fortunatamente non dovrebbe essere troppo lunga, visto che la prima missione con equipaggio del programma Artemis è prevista per il 2025.