All’interno della Terra ci sono i resti dell’antico pianeta Theia (VIDEO)

Lo stesso impatto che formò la luna ha creato anche i due blob LLVP al confine tra nucleo e mantello della Terra

[6 Novembre 2023]

Negli anni ’80, i geofisici fecero una scoperta sorprendente: due masse di materiale insolito, grandi quanto un continente, furono trovate in profondità vicino al centro della Terra, una sotto il continente africano e l’altra sotto l’Oceano Pacifico. Ogni massa è grande il doppio della Luna e probabilmente è composta da proporzioni di elementi diverse rispetto al mantello che la circonda. Da dove provengono questi strani blob, formalmente conosciuti come large low-velocity provinces (LLVP)?  Il nuovo studio “Moon-forming impactor as a source of Earth’s basal mantle anomalies”, pubblicato su Nature da un team di ricercatori guidato da Qian Yuan della School of Earth and Space Exploration dell’Arizona State University e della Division of Geological and Planetary Science del California Institute of Technology (Caltech) suggerisce che «Si tratta dei resti di un antico pianeta che si scontrò violentemente con la Terra miliardi di anni fa nello stesso gigantesco impatto che creò la nostra Luna».

Lo studio presenta anche una possibile risposta a un altro mistero della scienza planetaria: i  ricercatori hanno a lungo ipotizzato che la Luna sia stata creata in seguito a un gigantesco impatto tra la Terra e un pianeta più piccolo chiamato Theia, ma nessuna traccia di Theia è mai stata trovata nella cintura degli asteroidi o nei meteoriti, secondo il  nuovo studio «La maggior parte di Theia è stata assorbita dalla giovane Terra, formando gli LLVP, mentre i detriti residui dell’impatto si sono coalizzati nella Luna».

Al Caltech ricordano che «Gli scienziati hanno scoperto per la prima volta gli LLVP misurando le onde sismiche che viaggiano attraverso la terra. Le onde sismiche viaggiano a velocità diverse attraverso materiali diversi e negli anni ’80 emersero i primi indizi di variazioni tridimensionali su larga scala nelle profondità della struttura della Terra. Nel mantello più profondo, il modello delle onde sismiche è dominato dalle tracce di due grandi strutture vicino al nucleo terrestre che i ricercatori ritengono possiedano un livello insolitamente alto di ferro. Questo alto contenuto di ferro significa che le regioni sono più dense dell’ambiente circostante, provocando il rallentamento delle onde sismiche che le attraversano e portando a dar loro il nome di ” large low-velocity provinces”».

Nel 2019, Yuan, un geofisico, frequentava un seminario sulla formazione dei pianeti tenuto da Mikhail Zolotov che presentò l’ipotesi dell’impatto gigante, mentre Yuan faceva notare che la Luna è relativamente ricca di ferro. Zolotov aggiunse che non è stata trovata alcuna traccia di uno scontro con la Terra.

Yuan ricorda che «Subito dopo che Mikhail disse che nessuno sa dove sia adesso il  corpo che ha impattato, ho avuto un “momento eureka” e ho capito che l’impattatore  simulazione ricco di ferro avrebbe potuto trasformarsi nei blob nel mantello».

Yuan ha lavorato con un team multidisciplinare di collaboratori per modellare diversi scenari per la composizione chimica di Theia e il suo impatto con la Terra e le simulazioni hanno confermato che «La fisica della collisione avrebbe potuto portare alla formazione sia degli LLVP che della Luna. Parte del mantello di Theia potrebbe essere stato incorporato in quello della Terra, dove alla fine si è aggregato e cristallizzato insieme per formare i due blob distinti rilevabili oggi al confine tra nucleo e mantello della Terra; altri detriti della collisione si mescolarono per formare la Luna».

I ricercatori si sono chiesti: «Dato un impatto così violento, perché il materiale di Theia si è aggregato in due blob distinti invece di mescolarsi con il resto del pianeta in formazione?» Le loro simulazioni hanno dimostrato che «Gran parte dell’energia fornita dall’impatto di Theia è rimasta nella metà superiore del mantello, lasciando il mantello inferiore della Terra più freddo di quanto stimato dai precedenti modelli di impatto a bassa risoluzione. Poiché il mantello inferiore non venne completamente sciolto dall’impatto, le gocce di materiale ricco di ferro provenienti da Theia rimasero in gran parte intatte mentre scendevano cme in un setaccio fino alla base del mantello, come le masse colorate di cera di paraffina in una lampada di lava spenta. Se il mantello inferiore fosse stato più caldo (cioè se avesse ricevuto più energia dall’impatto), si sarebbe mescolato più accuratamente con il materiale ricco di ferro, come i colori mescolati in un vaso di vernici».

I prossimi passi consistono nell’esaminare come la presenza precoce del materiale eterogeneo di Theia nelle profondità della terra potrebbe aver influenzato i processi interni del nostro pianeta, come la tettonica a placche.

L’autore senior dello studio Paul Asimow del CalTech, conclude: «Una conseguenza logica dell’idea che gli LLVP siano resti di Theia è che sono molto antichi. Quindi, ha senso indagare poi quali conseguenze abbiano avuto per la prima evoluzione della Terra, come l’inizio della subduzione prima che le condizioni fossero adatte per la tettonica a placche di tipo moderno, la formazione dei primi continenti e l’origine dei più antichi minerali terrestri sopravvissuti».