Uno scenario magnetizzato per la nascita della Luna

UNA NUOVA SIMULAZIONE DELL’IMPATTO CHE PRODUSSE IL NOSTRO SATELLITE NATURALE

theia

È ampiamente accettato che la Luna si sia formata in seguito a un gigantesco impatto con un planetoide grande circa quanto Marte.

Sin dalla sua formulazione nel 1975 da parte di William Hartmann e Donald Davis, con simulazioni sempre più complesse, ne sono state tracciate le fasi salienti, che prevedono una collisione leggermente obliqua, l’eiezione di materiale proveniente da bersaglio e proiettile, la formazione di un disco di detriti in orbita e l’aggregazione della proto-Luna.

Tutto questo si ritiene sia avvenuto in appena qualche migliaio di anni

La maggior parte dei modelli non incorporava il ruolo assunto da altri effetti nella successiva evoluzione del disco protolunare, sino alla completa formazione del nostro grande satellite.

Campi magnetici iniziali

Della cosa se ne sono occupati Patrick D. Mullen e Chales F. Gammie dell’University of Illinois at Urbana-Champaign, realizzando una simulazione d’avanguardia che tiene anche conto dei deboli campi magnetici iniziali e di come abbiano influenzato la formazione del disco dopo la collisione con Theia.

I due hanno potuto confermare lo scenario già proposto in una precedente simulazione presentata nel 2016 in cui il disco diventa completamente turbolento e con una frazione importante di esso che ricadrà sulla proto-Terra, rendendo meno efficiente la formazione della Luna rispetto a uno scenario privo di campi magnetici.

Tuttavia, il disco residuo si diffonderà molto più rapidamente in un raggio più ampio di quanto si è in precedenza mostrato, raffreddandosi adiabaticamente, in particolare sul bordo esterno dove, per la ridotta presenza di elettroni liberi, aumenterà la resistività del materiale in orbita.

Differenze con il modello Thompson-Stevenson

Questo scenario è molto differente da quello proposto da Thompson e Stevenson nel 1988 poiché l’introduzione dei campi magnetici riduce drasticamente il tempo di diffusione del disco da circa un secolo ad appena un centinaio di ore!

Tutto questo comporta che la Luna si sia formata prima e già fuori dal raggio di Roche (pari a 2,9 raggi terrestri), entro il quale ne sarebbe stata impedita la formazione per le intense forze gravitazionali della giovane Terra.

La simulazione lascia ancora aperte alcune domande. Per esempio, non chiarisce in che modo il materiale proveniente dal proiettile e dalla proto-Terra si siano mischiati e non considera gli effetti prodotti dai rispettivi nuclei di ferro originari.

Necessità di nuovi test

Altre simulazioni sembrano indicare che i densi nuclei metallici possano influenzare il rapporto massa/velocità del materiale espulso e la struttura finale del disco di detriti. Il modello non include il ruolo della conduttività finita sia nella Terra post collisione sia nel disco.

In ogni caso, in uno scenario fortemente magnetizzato, il disco di detriti si raffredda in modo radiativo poco efficiente, probabilmente a causa della forte opacità dei vapori di silicato.

In definitiva, gli autori mostrano come i campi magnetici siano stati amplificati dalla turbolenza nella collisione, influenzando il modo in cui il disco si sia evoluto e di conseguenza anche le prime fasi di formazione del nostro satellite.

In figura, alcuni fotogrammi della simulazione che ricrea la collisione tra la proto-Terra e Theia.  Dopo la collisione, i detriti che non sfuggono si depositano in un disco attorno alla Terra, da cui in seguito si formerà la Luna.

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