Quando si è formata la Luna? Un nuovo studio sulle rocce lunari riscrive la storia del satellite

Tutti noi abbiamo sentito parlare delle famose missioni Apollo, una serie di missioni spaziali, sia con che senza equipaggio, portate avanti dalla NASA tra il 1961 e il 1975, con anche una serie di allunaggi realizzati tra il 1969 e il 1972.

Durante queste missioni sono stati raccolti campioni di rocce lunari che vengono ancora oggi studiati e analizzati, e che continuano a rivelarci nuovi dettagli sulla storia del nostro satellite.

Tra i più grandi quesiti che riguardano la Luna c’è sicuramente quello sulla sua origine. Ad oggi la teoria più accreditata ipotizza che la Luna si sia formata a seguito di una colossale collisione tra la Terra e un altro oggetto celeste delle dimensioni simili a quelle di Marte, chiamato Theia.

Da questa collisione si sarebbero create due sfere di magma fuso che poi si sono gradualmente solidificate. Tuttavia noi ancora non sappiamo con precisione quando e come tutto questo processo sia avvenuto.

Quando la Luna si è definitivamente solidificata?

Ora un team di scienziati ha applicato delle tecniche all’avanguardia per effettuare nuove misurazioni sulle rocce lunari raccolte durante le missioni Apollo ed è giunto alla conclusione che la Luna si sia solidificata circa 4,43 miliardi di anni fa. Lo studio è stato quindi recentemente pubblicato sulla rivista PNAS.

Ottenere ulteriori dettagli riguardo alla formazione del nostro unico satellite naturale può aiutarci a capire quando la Terra è diventata un pianeta abitabile ed è quindi fondamentale anche per la conoscenza della nostra storia.

Innanzitutto parliamo dalle cose che riteniamo ormai note e “assodate”. Circa 4,57 miliardi di anni fa si è venuto a formare il nostro sistema solare ma poco dopo, mentre si raffreddava, i vari detriti spaziali iniziarono a scontrarsi e ad aggregarsi dando origine ai vari pianeti. È proprio a questo punto, quando la Terra era ancora giovane, che Theia ha urtato il nostro pianeta portando alla formazione della Luna a partire dai detriti prodotti da questo impatto.

È proprio il primo autore di questo innovativo studio, Nicolas Dauphas, nonché direttore del Laboratorio Origins dell’Università di Chicago a spiegarci come doveva apparire la Luna a quei tempi:

Questo perché la collisione tra la Terra e Theia fu talmente violenta da fondere le rocce. Tuttavia in breve tempo la Luna cominciò a raffreddarsi e la maggior parte del suo magma si solidificò in circa un millennio, praticamente immediatamente se ragioniamo su scala geologica.

Eppure, quando circa l’80% del magma si era ormai solidificato, si formò una sorta di crosta minerale che ha isolato la giovane Luna rallentandone il processo di raffreddamento e lasciando il satellite per un certo periodo con un mantello parzialmente fuso.

Non sapevamo però quanto tempo la Luna è rimasta in questa fase prima di raffreddarsi completamente e diventare quindi solida, ed è proprio qui che si inserisce la nuova ricerca.

Per riuscire a scoprire quando la Luna raggiunse una cristallizzazione del 99% i ricercatori hanno analizzato le proporzioni della miscela di elementi che, mentre la Luna si raffreddava, sarebbe risalita verso la superficie del satellite formando uno strato distinto dal resto.

In questa miscela di elementi, tra cui potassio, terre rare e fosforo (chiamata KREEP) c’è anche il lutezio, un elemento leggermente radioattivo che si trasforma lentamente in afnio con un ritmo noto che consente quindi agli scienziati di calcolare l’età di una roccia.

Si tratta in sostanza di un metodo piuttosto simile a quello utilizzato in archeologia, ovvero la datazione al carbonio.

L'utilizzo di tecniche avanzate ed innovative

Nelle prime fasi del sistema solare tutte le rocce contenevano la stessa quantità di lutezio ma il processo di solidificazione che ha formato lo strato di KREEP sulla Luna non favoriva la presenza di questo elemento e quindi questo strato presenta livelli più bassi rispetto ad altre rocce della stessa epoca.

Misurando con estrema precisione le proporzioni di lutezio e afnio nei campioni lunari, confrontandole con quelle di alcuni meteoriti provenienti da altre parti del sistema solare si è calcolato il periodo di formazione del KREEP e quindi la cristallizzazione quasi totale della Luna.

Da questa analisi è emerso che il nostro satellite ha completato il suo processo di raffreddamento circa 4,43 miliardi di anni fa, avrebbe quindi impiegato circa 20 milioni di anni per raffreddarsi fino a quel punto.

Riferimenti allo studio:

N. Dauphas, Z.J. Zhang, X. Chen, M. Barboni, D. Szymanowski, B. Schoene, I. Leya, & K.D. McKeegan, Completion of lunar magma ocean solidification at 4.43 Ga, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 122 (2) e2413802121, https://doi.org/10.1073/pnas.2413802121 (2025).