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La superficie della Luna si è formata almeno 40 milioni di anni prima di quanto si pensasse, secondo un nuovo studio su un antico cristallo incastonato nella roccia raccolto dagli astronauti dell’Apollo 17.
Per anni, gli scienziati sono (per lo più) concordati sull’essenza di base della storia dell’origine della Luna : circa 4,5 miliardi di anni fa, un oggetto gigante delle dimensioni di Marte chiamato Theia si schiantò contro la Terra nascente, espellendo detriti caldi che si unirono nella nostra Luna. Ma hanno discusso molti dettagli, in particolare i tempi.
La nuova analisi atomo per atomo di un cristallo lunare di 4,46 miliardi di anni sposta indietro di 40 milioni di anni la linea temporale in cui la luna fusa si solidificò, secondo lo studio pubblicato lunedì sulla rivista Geochemical Perspectives Letters .
“Sposta il palo della porta. Ciò spinge indietro l’età minima della formazione della Luna”, ha detto Jennika Greer, cosmochimica dell’Università di Glasgow che ha lavorato allo studio mentre era studentessa laureata al Field Museum e all’Università di Chicago.
“È importante sottolineare”, ha aggiunto, “questa è l’età più vecchia fino ad oggi. Ciò non significa che ora conosciamo l’età della Luna e dovremmo smettere di cercare”.
Potrebbe sembrare che la questione dell’origine della Luna debba essere risolta dalla scienza. Lo abbiamo esaminato attraverso i telescopi, gli abbiamo orbitato attorno con una serie di veicoli spaziali, ne abbiamo raccolto le rocce ed esplorato di persona la sua superficie.
Ma nonostante millenni di contemplazione e studio – e una teoria abbastanza solida del caso – gli scienziati hanno continuato a trovare incoerenze, ipotizzare possibilità alternative e modificare le teorie. La rianalisi dei campioni raccolti decenni fa dagli astronauti ha svolto un ruolo chiave nel far progredire la conoscenza.
Quando la Luna si fuse per la prima volta, secondo la teoria, era ricoperta da un oceano di magma in tempesta. I cristalli di zircone lunare sono come orologi cosmici che hanno iniziato a ticchettare una volta che l’oceano di magma si è raffreddato e solidificato. I cristalli di zirconio assorbono l’uranio radioattivo come impurità, che decade nel tempo in piombo. Confrontando i rapporti tra le diverse forme di atomi di piombo e di uranio chiamati isotopi presenti nel campione, gli scienziati possono stimarne l’età.
Nel 2021, un team di cosmochimici guidato da Bidong Zhang, ora ricercatore presso l’Università della California a Los Angeles, e Audrey Bouvier presso l’Università di Bayreuth in Germania, ha pubblicato un articolo che mostra che i cristalli di zircone incorporati in una roccia lunare dell’Apollo 17 potrebbero essere il più antico finora scoperto con 4,46 miliardi di anni. Ma hanno aggiunto molti avvertimenti e dichiarazioni di non responsabilità.
Il problema per Zhang era che non poteva essere sicuro quanto avrebbe dovuto che la data fosse esatta. Il piombo può muoversi all’interno dei cristalli di zircone e rimanere bloccato in grappoli, come l’uvetta nella cottura del pane, il che significa potenzialmente che quando i ricercatori misurano il rapporto degli isotopi di piombo, potrebbero sopravvalutarlo se colpiscono un ammasso, ottenendo una data imprecisa.
Quando il suo team presentò per la prima volta i risultati a una rivista, Zhang ha ricordato, furono criticati perché l’analisi non poteva escludere questa spiegazione alternativa. Quando alla fine hanno pubblicato i risultati, ha detto che li hanno espressi in modo “cauto e discreto” a causa di quelle critiche.
“È stato controverso negli ultimi 50 anni, a partire dagli anni ’70, quando gli astronauti riportarono i campioni dalla Luna”, ha detto Zhang. “Le rocce di Apollo erano molto consistenti e avevano 4,3 miliardi di anni. Ecco perché le persone si chiedono: ‘Perché questa età dovrebbe essere diversa?’”
Per rispondere ai critici, Greer e colleghi hanno unito gli sforzi per verificare l’età del cristallo, utilizzando una tecnica chiamata tomografia a sonda atomica, che è più comunemente utilizzata nella scienza dei materiali per l’analisi dei guasti dell’acciaio o nella ricerca sui semiconduttori . Con questa tecnica, gli scienziati sono stati in grado di prelevare campioni da un minuscolo frammento di uno dei cristalli e utilizzare un raggio laser per far evaporare gli atomi uno per uno e identificarli, escludendo che gli atomi di piombo si fossero raggruppati all’interno del cristallo.
“Questo nuovo studio mostra che alcuni di questi zirconi si sono formati 4,46 [miliardi di anni fa], solo circa 100 milioni di anni dopo la formazione dei primi solidi nel Sistema Solare”, spiega Romain Tartèse, docente presso il dipartimento di Scienze della Terra e dell’ambiente. dell’Università di Manchester, che non è stata coinvolta nello studio, ha scritto in una e-mail.
Alexander Nemchin, geochimico della Curtin University in Australia, ha scoperto il precedente cristallo lunare più antico conosciuto, un esemplare di 4,42 miliardi di anni proveniente da una roccia dell’Apollo 17. Ha detto che l’articolo è stimolante e rafforza la tesi avanzata dal precedente articolo di Zhang.
“L’età è probabilmente reale”, ha scritto Nemchin in una e-mail. “Con questo, stiamo incontrando un grosso problema come comunità che studia campioni lunari”.
Rocce giovani contro cristalli vecchi
Il problema che devono affrontare gli scienziati lunari è che i campioni che hanno analizzato hanno un’età di circa 100 milioni di anni l’uno dall’altro. La nuova scoperta suggerisce che l’oceano di magma si cristallizzò 4,46 miliardi di anni fa. Nel frattempo, altri tipi di rocce lunari hanno date di circa 4,35 miliardi di anni fa, suggerendo che l’oceano di magma rimase lì per altri 100 milioni di anni.
Quanto è grande il problema che si presenta dipende da chi chiedi.
“Qualcosa chiaramente non va nella nostra grande comprensione concettuale di come [la] Luna si è evoluta”, ha detto Nemchin.
Ma Tartèse sostiene che non c’è necessariamente una contraddizione nelle date perché la cristallizzazione dell’oceano di magma avrebbe potuto essere un processo lungo 100 milioni di anni che era più complesso delle ipotesi più semplici.
Zhang ha sottolineato la possibilità che si siano verificati eventi secondari dopo la formazione della Luna, come impatti successivi, che avrebbero potuto riscaldare le rocce più giovani a temperature elevate e resettare i loro orologi.
Benjamin Weiss, planetologo del Massachusetts Institute of Technology, ha affermato che le nuove missioni sulla Luna che riporteranno più campioni da punti diversi potrebbero aiutare a chiarire la sequenza temporale delle origini della Luna.
“Cinquantuno anni fa, nessuno avrebbe pensato che un giorno avremmo analizzato questi campioni lunari con questo nuovo metodo all’avanguardia”, ha affermato Philipp Heck, autore senior del nuovo studio e curatore della sezione meteoritica e studi polari presso il Centro. Field Museum e professore all’Università di Chicago.
“Penso che il nostro studio sia un esempio del potere del rendimento del campione. È disponibile per più generazioni e per le future generazioni di scienziati affinché possano studiarlo con strumenti che a quel tempo gli scienziati non avevano nemmeno immaginato.
