La scoperta porta indietro l'età della sua formazione di 40 milioni di anni.

La storia comunemente accettata è che più di 4 miliardi di anni fa, quando il Sistema Solare era ancora giovane e la Terra era ancora in formazione, un oggetto delle dimensioni di Marte, chiamato Theia, si schiantò contro la Terra. I frammenti più grandi generati dalla collisione si aggregarono e nacque la Luna. Ma quando ciò si verificò esattamente rimane un mistero.

L'energia dell'impatto sciolse la roccia che alla fine divenne superficie selenica.
Ora, un nuovo studio pubblicato sulla rivista Geochemical Perspectives Letters, ha esaminato i campioni riportati sulla Terra dagli astronauti dell'Apollo 17, l'ultima missione della NASA con equipaggio. Era il 1972. Quella polvere contiene minuscoli cristalli formatisi miliardi di anni fa, utilizzabili per la datazione.
"Quando la superficie era fusa [a causa dell'impatto], i cristalli di zircone non potevano formarsi e sopravvivere. Quindi tutti i cristalli sulla superficie lunare devono essersi formati dopo che questo oceano di magma lunare si è raffreddato", ha detto nel comunicato Philipp Heck, curatore al Field Museum. e Polar Studies e direttore del Negaunee Interactive Research Center, professore all'Università di Chicago e autore senior dello studio. "Altrimenti, si sarebbero sciolti e le loro firme chimiche sarebbero state cancellate". Quindi, dato che i cristalli devono essersi formati dopo il raffreddamento dell’oceano di magma, la determinazione dell’età dei cristalli di zircone rivelerebbe l’età minima possibile della Luna.

La scoperta è nata dal lavoro di Heck con l'autrice principale dello studio, Jennika Greer, quando era dottoranda al Field Museum e all'Università di Chicago. "Siamo stati contattati dai nostri coautori, Bidong Zhang e Audrey Bouvier, che avevano bisogno di uno sguardo su scala nanometrica a questi campioni per comprenderli appieno", ha raccontato Greer, che ora è ricercatore associato presso l'Università di Glasgow.

Uno studio precedente di Zhang aveva suggerito questa datazione ma la nuova analisi segna il primo utilizzo di un metodo analitico chiamato tomografia a sonda atomica, una tecnica che fornisce analisi chimiche precise e poco invasive, finora usata solo nella scienza dei materiali.

cristallo lunare microscopio

La microscopica punta acuminata di un cristallo lunare. Crediti: Jennika Greer

 

Atomo per atomo

"Nella tomografia a sonda atomica, iniziamo lavorando un pezzo del campione lunare fino a ottenere una punta molto affilata, utilizzando un microscopio a fascio ionico focalizzato, quasi come un temperamatite molto sofisticato", ha spiegato Greer. "Quindi usiamo i laser UV per far evaporare gli atomi dalla superficie di quella punta. Gli atomi viaggiano attraverso uno spettrometro di massa e la velocità con cui si muovono ci dice quanto sono pesanti, il che a sua volta ci dice di cosa sono fatti".

Questa analisi atomo per atomo, condotta utilizzando strumenti della Northwestern University, ha mostrato quanti atomi all’interno dei cristalli di zircone avevano subito un decadimento radioattivo.

Quando un atomo ha una configurazione instabile di protoni e neutroni nel suo nucleo, subisce un decadimento, perdendo alcuni protoni e neutroni e trasformandosi in diversi elementi. Ad esempio, l’uranio decade in piombo e gli scienziati sanno quanto tempo impiega questo processo. Quindi, osservando la proporzione di diversi atomi di uranio e piombo (chiamati isotopi) presenti in un campione, hanno potuto determinarne l'età.

"La datazione radiometrica funziona un po' come una clessidra", ha detto Heck. "In una clessidra, la sabbia scorre da un bulbo di vetro all'altro, con il passare del tempo indicato dall'accumulo di sabbia nel bulbo inferiore. La datazione radiometrica funziona in modo simile contando il numero di atomi genitori e il numero di atomi che si sono trasformati in figli. Il passare del tempo può quindi essere calcolato perché il tasso di trasformazione è noto".

La proporzione di isotopi di piombo trovata dai ricercatori indica che il campione ha circa 4,46 miliardi di anni. Pertanto, la Luna deve essere almeno così vecchia.

"È sorprendente poter avere la prova che la roccia che hai in mano è il frammento più antico della Luna che abbiamo trovato finora. È un punto di ancoraggio per così tante domande sulla Terra. Quando sai quanti anni ha qualcosa, puoi può capire meglio cosa è successo nella sua storia", ha commentato Greer.

È importante sapere quando si è formata la Luna, ha aggiunto Heck, perché "la Luna è un partner importante nel nostro sistema planetario: stabilizza l'asse di rotazione della Terra, è la ragione per cui ci sono 24 ore in un giorno, è la ragione per cui abbiamo le maree. Senza la Luna, la vita sulla Terra apparirebbe diversa. È una parte del nostro sistema naturale che vogliamo comprendere meglio e il nostro studio fornisce un piccolo pezzo del puzzle in tutto questo quadro”.