Gli scienziati hanno mostrato come il congelamento di un oceano di magma “fangoso” possa essere responsabile della composizione della crosta lunare.
Gli scienziati, dell’Università di Cambridge e dell’Ecole normale supérieure de Lyon, hanno proposto un nuovo modello di cristallizzazione, in cui i cristalli sono rimasti sospesi nel magma liquido per centinaia di milioni di anni mentre la “fanghiglia” lunare si è congelata e solidificata.
Oltre cinquant’anni fa, gli astronauti dell’Apollo 11 raccolsero campioni dalle Highlands lunari. Queste grandi e pallide regioni della Luna, visibili ad occhio nudo, sono costituite da rocce relativamente leggere chiamate anortositi. Le anortositi si sono formate all’inizio della storia della Luna, tra 4,3 e 4,5 miliardi di anni fa. Simili anortositi, formate attraverso la cristallizzazione del magma, sono state trovate anche in camere magmatiche fossilizzate sulla Terra.
La produzione dei grandi volumi di anortosite trovati sulla Luna, tuttavia, avrebbe richiesto un enorme oceano di magma che avrebbe completamente avvolto il satellite.
Credit: NASA/Goddard Space Flight Center
Un oceano di magma fangoso
Gli scienziati ritengono che la Luna si sia formata quando due protopianeti, gli embrioni dei pianeti, si sono scontrati. Il più grande di questi due protopianeti diventò la Terra mentre il più piccolo la Luna. Uno dei risultati di questa collisione fu che la Luna era molto calda, così calda che il suo intero mantello era composto di magma fuso, in una sorta vero e proprio oceano incadescente.
Ai tempi delle missioni Apollo, si pensava che la crosta lunare fosse formata da cristalli di anortite leggeri che galleggiavano sulla superficie dell’oceano di magma liquido, con cristalli più pesanti che si solidificavano sul fondo dell’oceano, spiegando come potevano essersi formate le Highlands lunari.
Tuttavia, dopo i recuperi di campioni delle missioni Apollo, molti meteoriti lunari sono stati analizzati e la superficie della Luna è stata ampiamente studiata. Le anortositi lunari appaiono più eterogenee nella loro composizione rispetto ai campioni originali dell’Apollo, il che contraddice uno scenario di flottazione in cui l’oceano liquido è la fonte comune di tutte le anortositi.
L’intervallo di età dell’anortosite – oltre 200 milioni di anni – è difficile da conciliare con un oceano di magma essenzialmente liquido il cui tempo caratteristico di solidificazione è vicino a 100 milioni di anni.
Data la gamma di età e composizione dell’anortosite sulla Luna e ciò che sappiamo su come i cristalli si depositano nel magma in solidificazione, la crosta lunare deve essersi formata attraverso qualche altro meccanismo e i ricercatori hanno quindi sviluppato un modello matematico per identificarlo.
Nella bassa gravità lunare, la sedimentazione del cristallo è difficile, in particolare quando è fortemente agitato dall’oceano di magma convettivo. Se i cristalli rimangono sospesi come un impasto liquido di cristalli, quando il contenuto di cristalli dell’impasto liquido supera una soglia critica, l’impasto liquido diventa denso e appiccicoso e la deformazione lenta.
Questo aumento del contenuto di cristalli si verifica in modo più intenso vicino alla superficie, dove l’oceano di magma fangoso viene raffreddato, risultando in un interno fangoso caldo e ben miscelato e un “coperchio” lunare lento e ricco di cristalli.
Gli scienziati ritengono che sia in questo ‘coperchio’ stagnante che si è formata la crosta lunare, mentre un fuso leggero e arricchito di anortite filtrava dall’impasto cristallino convettivo sottostante. Il raffreddamento del primo oceano di magma ha determinato una convezione così vigorosa che i cristalli sono rimasti sospesi come un impasto liquido.
Le rocce della superficie lunare arricchite si sono invece formate in camere magmatiche all’interno del coperchio, il che spiega la loro diversità. I risultati suggeriscono che la scala temporale della formazione della crosta lunare è di diverse centinaia di milioni di anni, che corrisponde all’età osservata dell’anortosite lunari.
Il magmatismo era stato subito proposto come un possibile meccanismo per la formazione di anortositi lunari, ma questo modello “fangoso” riconduce all’idea di un oceano di magma lunare che ha avvolto l’intero satellite.
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