Quasi 50 anni da quando l’uomo ha camminato per la prima volta sulla luna, la razza umana sta ancora una volta spingendo in avanti con i tentativi di atterrare sul satellite della Terra. Solo quest’anno, la Cina ha atterrato un veicolo spaziale robotico sul lato opposto della luna, mentre l’India è vicina all’atterraggio di un veicolo lunare, e Israele continua la sua missione di atterrare in superficie, nonostante il crollo della sua recente impresa. La NASA nel frattempo ha annunciato di voler inviare astronauti al polo sud della luna entro il 2024.,
Ma mentre queste missioni cercano di approfondire la nostra conoscenza della luna, stiamo ancora lavorando per rispondere a una domanda fondamentale a riguardo: come è finita dov’è?
Il 21 luglio 1969, l’equipaggio dell’Apollo 11 installò il primo set di specchi per riflettere i laser mirati alla luna dalla Terra. I successivi esperimenti condotti utilizzando questi array hanno aiutato gli scienziati a calcolare la distanza tra la Terra e la luna negli ultimi 50 anni. Ora sappiamo che l’orbita della luna è stata sempre più grande di 3,8 cm all’anno-si sta allontanando dalla Terra.,
Questa distanza e l’uso delle rocce lunari per datare la formazione della luna a 4,51 miliardi di anni fa, sono la base per l’ipotesi dell’impatto gigante (la teoria che la luna si sia formata da detriti dopo una collisione all’inizio della storia della Terra). Ma se assumiamo che la recessione lunare sia sempre stata di 3,8 cm / anno, dobbiamo tornare indietro di 13 miliardi di anni per trovare un momento in cui la Terra e la luna erano vicine (perché la luna si formasse). Questo è troppo tempo fa-ma la mancata corrispondenza non è sorprendente, e potrebbe essere spiegata dagli antichi continenti e dalle maree del mondo.,
Maree e recessione
La distanza dalla luna può essere collegata alla storia delle configurazioni continentali della Terra. La perdita di energia delle maree (dovuta all’attrito tra l’oceano in movimento e il fondo marino) rallenta la rotazione del pianeta, che costringe la luna ad allontanarsi da essa – la luna si allontana. Le maree sono in gran parte controllate dalla forma e dalle dimensioni dei bacini oceanici della Terra. Quando le placche tettoniche della Terra si muovono, la geometria dell’oceano cambia, e così fa la marea. Questo influenza il ritiro della luna, quindi appare più piccolo nel cielo.,
Ciò significa che se sappiamo come le placche tettoniche della Terra hanno cambiato posizione, possiamo capire dove si trovava la luna in relazione al nostro pianeta in un dato momento.
Sappiamo che la forza della marea (e quindi il tasso di recessione) dipende anche dalla distanza tra la Terra e la luna. Quindi possiamo supporre che le maree fossero più forti quando la luna era giovane e più vicina al pianeta. Mentre la luna si ritirava rapidamente all’inizio della sua storia, le maree saranno diventate più deboli e la recessione più lenta.,
La matematica dettagliata che descrive questa evoluzione fu sviluppata per la prima volta da George Darwin, figlio del grande Charles Darwin, nel 1880. Ma la sua formula produce il problema opposto quando inseriamo le nostre figure moderne. Prevede che la Terra e la luna fossero vicine solo 1,5 miliardi di anni fa. La formula di Darwin può essere riconciliata con le stime moderne dell’età e della distanza della luna solo se il suo tipico tasso di recessione recente è ridotto a circa un centimetro all’anno.
L’implicazione è che le maree di oggi devono essere anormalmente grandi, causando il tasso di recessione di 3,8 cm., La ragione di queste grandi maree è che l’attuale Oceano Atlantico settentrionale ha la giusta larghezza e profondità per essere in risonanza con la marea, quindi il periodo naturale di oscillazione è vicino a quello della marea, permettendo loro di diventare molto grandi. Questo è molto simile a un bambino su un’altalena che si muove più in alto se spinto con il giusto tempismo.
Ma tornare indietro nel tempo – pochi milioni di anni sono sufficienti – e il Nord Atlantico è sufficientemente diverso nella forma che questa risonanza scompare, e quindi il tasso di recessione della luna sarà stato più lento., Mentre la tettonica a placche spostava i continenti e il rallentamento della rotazione terrestre cambiava la durata dei giorni e il periodo delle maree, il pianeta sarebbe scivolato dentro e fuori da simili stati di forte marea. Ma non conosciamo i dettagli delle maree per lunghi periodi di tempo e, di conseguenza, non possiamo dire dove fosse la luna nel lontano passato.
Soluzione di sedimenti
Un approccio promettente per risolvere questo problema è cercare di rilevare i cicli di Milankovitch dai cambiamenti fisici e chimici nei sedimenti antichi., Questi cicli avvengono a causa delle variazioni nella forma e nell’orientamento dell’orbita terrestre e delle variazioni nell’orientamento dell’asse terrestre. Questi cicli climatici prodotti, come le ages glaciali degli ultimi milioni di anni.
La maggior parte dei cicli di Milankovitch non cambiano i loro periodi sulla storia della Terra, ma alcuni sono influenzati dal tasso di rotazione della Terra e dalla distanza dalla luna. Se siamo in grado di rilevare e quantificare quei periodi particolari, possiamo usarli per stimare la lunghezza del giorno e la distanza Terra-luna al momento in cui i sedimenti sono stati depositati., Finora, questo è stato tentato solo per un singolo punto nel lontano passato. I sedimenti provenienti dalla Cina suggeriscono che 1,4 miliardi di anni fa la distanza Terra-luna era di 341.000 km (la sua distanza attuale è di 384.000 km).
Ora puntiamo a ripetere questi calcoli per i sedimenti in centinaia di luoghi stabiliti in periodi di tempo diversi. Ciò fornirà un record robusto e quasi continuo della recessione lunare negli ultimi miliardi di anni e ci darà un migliore apprezzamento di come le maree sono cambiate in passato., Insieme, questi studi correlati produrranno un quadro coerente di come il sistema Terra-luna si è evoluto nel tempo.