Prima di procedere
Per oltre mezzo secolo, la NASA (National Aeronautics and Space Administration) degli Stati Uniti ha custodito gelosamente campioni di suolo lunare, reliquie riportate sulla Terra dagli astronauti della missione Apollo 17 nel lontano 1972. Questi preziosi campioni sono rimasti sigillati in contenitori ermetici, in attesa che la scienza sviluppasse strumenti sufficientemente avanzati per permettere analisi approfondite e rivelatrici.
Dopo cinquant'anni di attesa, la NASA ha finalmente concesso a un team di scienziati l'accesso a uno di questi campioni. I risultati delle analisi hanno portato a scoperte inaspettate: la composizione degli isotopi di zolfo nel campione si discosta notevolmente da quella riscontrata in altri campioni lunari e nelle rocce terrestri. Questa anomalia potrebbe fornire prove a sostegno della teoria secondo cui la Luna si è formata in seguito alla collisione tra la Terra e un ipotetico corpo celeste chiamato Theia. In alternativa, potrebbe confutare questa teoria, aprendo nuove prospettive sulla storia primordiale del nostro satellite.
Un team di ricercatori dell'Università Brown, guidato da James Dottin, ha utilizzato uno spettrometro di massa a ioni secondari per esaminare i campioni lunari. Hanno avuto accesso a campioni prelevati dagli astronauti tramite speciali tubi, inseriti a 60 cm di profondità nel regolite lunare. In altre parole, gli scienziati hanno analizzato materiale raccolto appena sotto la superficie lunare, conservato intatto in un cilindro metallico dal momento del suo arrivo sulla Terra.
L'obiettivo principale del team di Dottin era studiare un tipo di roccia vulcanica che, in un'epoca remota, faceva parte del mantello lunare. Gli scienziati ritengono che la Luna si sia originata dall'impatto tra la Terra e Theia, un protopianeta dalle dimensioni paragonabili a quelle di Marte. La composizione chimica del mantello lunare potrebbe svelare dettagli cruciali sull'origine del nostro satellite.
Studi precedenti avevano indicato che il rapporto tra i diversi isotopi di ossigeno nel mantello lunare è simile a quello terrestre, suggerendo che la Luna sia composta principalmente da frammenti della Terra, distaccatisi in seguito alla collisione con il protopianeta. Gli isotopi sono varianti di uno stesso elemento, con lo stesso numero di protoni ma un diverso numero di neutroni. In questa nuova ricerca, gli scienziati si sono concentrati sugli isotopi di zolfo, utilizzando uno spettrometro di massa a ioni secondari. L'analisi ha rivelato che la Luna è relativamente povera di zolfo-33 (un isotopo dello zolfo con 33 neutroni) rispetto alle rocce terrestri.
Dottin ha espresso la sua sorpresa: "Si pensava che il mantello lunare avesse la stessa composizione isotopica di zolfo della Terra. Mi aspettavo di trovare questo stesso schema nei campioni, ma invece abbiamo ottenuto valori completamente diversi da qualsiasi cosa avessimo mai visto sulla Terra. La mia prima reazione è stata: 'Non è possibile!'. Abbiamo ricontrollato i risultati a ogni fase del processo, ma non abbiamo trovato errori. È sconcertante."
Gli scienziati hanno proposto due ipotesi per spiegare la presenza degli isotopi di zolfo rilevati nel mantello lunare. La prima è che le proporzioni isotopiche di zolfo si siano formate a partire da materiale proveniente da Theia. In questo caso, la Luna sarebbe composta in gran parte da frammenti dell'antico protopianeta, in misura maggiore di quanto si pensasse in precedenza. La seconda ipotesi suggerisce che la carenza di zolfo-33 si sia verificata dopo la formazione della Luna. Secondo questa teoria, la giovane Luna potrebbe essere stata circondata da una tenue atmosfera. Se lo zolfo era presente in questa atmosfera, potrebbe aver interagito con la radiazione ultravioletta del Sole. Le reazioni chimiche risultanti potrebbero aver ridotto la quantità di zolfo-33.
Se questa seconda ipotesi fosse corretta, significherebbe che gli isotopi di zolfo provenienti dall'antica atmosfera lunare devono essere migrati dalla superficie al mantello. In epoche successive, lo zolfo potrebbe essere stato riportato in superficie dalle eruzioni vulcaniche.
Dottin ha aggiunto: "Questo indicherebbe un antico scambio di materiali tra la superficie e il mantello lunare. Sulla Terra, questo processo è svolto dalla tettonica delle placche, che però non è presente sulla Luna. L'idea di un meccanismo di scambio sulla Luna primordiale è quindi molto affascinante."
Al momento, gli scienziati non sono in grado di determinare quale delle due spiegazioni sia corretta. Le future missioni spaziali, che misureranno le proporzioni isotopiche di zolfo su altri corpi del sistema solare, come Marte e gli asteroidi, potrebbero fornire indizi preziosi sull'origine della Luna e sulla sua evoluzione.
