Gli scienziati hanno dimostrato come il congelamento di un oceano di magma "fangoso" può 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, dove i cristalli sono rimasti sospesi nel magma liquido per centinaia di milioni di anni, mentre la "fanghiglia" lunare si congelava e solidificava. I risultati sono riportati nella rivista Geophysical Review Letters.

Più di cinquant'anni fa, gli astronauti dell'Apollo 11 raccolsero dei campioni dagli Altipiani lunari. Queste grandi e pallide regioni della Luna - visibili a occhio nudo - sono costituite da rocce relativamente leggere chiamate anortosi. Le anortosite si sono formate all'inizio della storia della Luna, tra 4,3 e 4,5 miliardi di anni fa.

Anortosite simili, formate attraverso la cristallizzazione del magma, possono essere trovate in camere magmatiche fossilizzate sulla Terra. Produrre i grandi volumi di anortosite trovati sulla Luna, tuttavia, avrebbe richiesto un enorme oceano di magma globale.

Gli scienziati ritengono che la Luna si sia formata quando due protopianeti, o mondi embrionali, si sono scontrati. Il più grande di questi due protopianeti divenne la Terra, mentre il più piccolo divenne la Luna. Uno dei risultati di questa collisione fu che la Luna era molto calda - così calda che il suo intero mantello era magma fuso, o un oceano di magma.

"Dall'epoca dell'Apollo, si è pensato che la crosta lunare fosse formata da cristalli leggeri di anortite che galleggiavano sulla superficie dell'oceano di magma liquido, con cristalli più pesanti che solidificavano sul fondo dell'oceano", ha detto il co-autore Chloé Michaut dell'Ecole normale supérieure de Lyon. "Questo modello di 'galleggiamento' spiega come possono essersi formati gli Altipiani lunari".

Tuttavia, dopo le missioni Apollo, molti meteoriti lunari sono stati analizzati e la superficie della Luna è stata ampiamente studiata. Le anortosite lunari appaiono più eterogenee nella loro composizione rispetto ai campioni originali dell'Apollo, il che contraddice uno scenario di galleggiamento dove l'oceano liquido è la fonte comune di tutte le anortosite.

La gamma di età delle anortosite - oltre 200 milioni di anni - è difficile da conciliare con un oceano di magma essenzialmente liquido il cui tempo di solidificazione caratteristico è vicino ai 100 milioni di anni.

"Data la gamma di età e composizioni degli anortosite sulla Luna, e quello che sappiamo su come i cristalli si depositano nel magma in solidificazione, la crosta lunare deve essersi formata attraverso qualche altro meccanismo", ha detto il co-autore Professor Jerome Neufeld del Dipartimento di Matematica Applicata e Fisica Teorica di Cambridge.

Michaut e Neufeld hanno sviluppato un modello matematico per identificare questo meccanismo.

Nella bassa gravità lunare, l'assestamento dei cristalli è difficile, in particolare quando sono fortemente agitati dall'oceano di magma convettivo. Se i cristalli rimangono sospesi come un impasto di cristalli, allora quando il contenuto di cristalli dell'impasto supera una soglia critica, l'impasto diventa spesso e appiccicoso, e la deformazione lenta.

Questo aumento del contenuto di cristalli si verifica in modo più drammatico vicino alla superficie, dove l'oceano di magma fangoso viene raffreddato, dando luogo a un interno fangoso caldo e ben mescolato e a un "coperchio" lunare ricco di cristalli che si muove lentamente.

Crediamo che sia in questo "coperchio" stagnante che si è formata la crosta lunare, poiché il fuso leggero, arricchito di anortite, è risalito dal fango cristallino convettivo sottostante", ha detto Neufeld. "Suggeriamo che il raffreddamento del primo oceano di magma ha spinto una convezione così vigorosa che i cristalli sono rimasti sospesi come una fanghiglia, proprio come i cristalli in una granita".

Le rocce arricchite della superficie lunare si sono probabilmente formate in camere di magma 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 alle età osservate delle anortosite lunari.

Il magmatismo seriale è stato inizialmente proposto come un possibile meccanismo per la formazione delle anortosite lunari, ma il modello a fanghi riconcilia alla fine questa idea con quella di un oceano di magma lunare globale".

La ricerca è stata sostenuta dal Consiglio Europeo della Ricerca.

Fonte: cam.ac.uk