Guardando la luna nel cielo notturno, non immagineresti mai che si stia lentamente allontanando dalla Terra. Ma sappiamo altrimenti. Nel 1969, le missioni Apollo della NASA hanno installato pannelli riflettenti sulla luna. Questi hanno dimostrato che la luna si sta attualmente spostando a 3,8 cm di distanza dalla Terra ogni anno. Se prendiamo l'attuale tasso di recessione della luna e lo proiettiamo indietro nel tempo, ci ritroveremo con una collisione tra la Terra e la luna circa 1,5 miliardi di anni fa.
Tuttavia, la luna si è formata circa 4,5 miliardi di anni fa, il che significa che l'attuale tasso di recessione è una cattiva guida per il passato. Insieme ai nostri colleghi ricercatori dell'Università di Utrecht e dell'Università di Ginevra, abbiamo utilizzato una combinazione di tecniche per cercare di ottenere informazioni sul lontano passato del nostro sistema solare.
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Di recente abbiamo scoperto il luogo perfetto per scoprire la storia a lungo termine della nostra luna sfuggente. E non è per lo studio della luna stessa, ma per la lettura di segnali negli antichi strati di roccia sulla Terra.
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Leggere tra gli strati
Nel bellissimo Karijini National Park nell'Australia occidentale, alcune gole tagliano sedimenti ritmicamente stratificati di 2,5 miliardi di anni. Questi sedimenti sono formazioni di ferro fasciato, comprendenti strati distintivi di minerali ricchi di ferro e silice un tempo ampiamente depositati sul fondo dell'oceano e ora trovati sulle parti più antiche della crosta terrestre.
Le esposizioni delle scogliere a Joffre Falls mostrano come strati di formazione di ferro bruno-rossastro spessi poco meno di un metro siano alternati, a intervalli regolari, da orizzonti più scuri e sottili. Gli intervalli più scuri sono composti da un tipo di roccia più morbida che è più suscettibile all'erosione. Uno sguardo più attento agli affioramenti rivela la presenza di un'ulteriore variazione regolare e su scala ridotta. Le superfici rocciose, che sono state levigate dall'acqua del fiume stagionale che scorre attraverso la gola, rivelano un motivo di strati alternati di bianco, rossastro e grigio-bluastro.
Nel 1972, il geologo australiano AF Trendall ha sollevato la questione sull'origine delle diverse scale di modelli ciclici e ricorrenti visibili in questi antichi strati di roccia. Ha suggerito che i modelli potrebbero essere correlati alle variazioni climatiche passate indotte dai cosiddetti 'cicli di Milankovitch'.
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Cambiamenti climatici ciclici
I cicli di Milankovitch descrivono come piccoli cambiamenti periodici nella forma dell'orbita terrestre e nell'orientamento del suo asse influenzino la distribuzione della luce solare ricevuta dalla Terra nell'arco di anni. In questo momento, i cicli dominanti di Milankovitch cambiano ogni 400.000 anni, 100.000 anni, 41.000 anni e 21.000 anni.
Queste variazioni esercitano un forte controllo sul nostro clima per lunghi periodi di tempo. Esempi chiave dell'influenza della forzatura climatica di Milankovitch in passato sono il verificarsi di periodi estremamente freddi o caldi, nonché condizioni climatiche regionali più umide o secche.
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Cambiamenti climatici che colpiscono la Terra
Questi cambiamenti climatici hanno alterato in modo significativo le condizioni sulla superficie terrestre, come le dimensioni dei laghi. Sono la spiegazione del periodico inverdimento del deserto del Sahara e dei bassi livelli di ossigeno nelle profondità dell'oceano. I cicli di Milankovitch hanno anche influenzato la migrazione e l'evoluzione della flora e della fauna, compresa la nostra stessa specie. E le firme di questi cambiamenti possono essere lette attraverso i cambiamenti ciclici nelle rocce sedimentarie. ae0fcc31ae342fd3a1346ebb1f342fcb
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Oscillazioni registrate
La distanza tra la Terra e la luna è direttamente correlata alla frequenza di uno dei cicli di Milankovitch: il ciclo di precessione climatica. Questo ciclo deriva dal movimento di precessione (oscillazione) o dal cambiamento dell'orientamento dell'asse di rotazione terrestre nel tempo. Questo ciclo ha attualmente una durata di circa 21.000 anni, ma questo periodo sarebbe stato più breve in passato quando la luna era più vicina alla Terra.
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Ciò significa che se riusciamo a trovare prima i cicli di Milankovitch nei vecchi sedimenti e poi trovare un segnale dell'oscillazione terrestre e stabilirne il periodo, possiamo stimare la distanza tra la Terra e la luna nel momento in cui si sono depositati i sedimenti. La nostra precedente ricerca ha mostrato che i cicli di Milankovitch possono essere conservati in un'antica formazione di ferro fasciato in Sud Africa, supportando così la teoria di Trendall. Le formazioni di ferro fasciato in Australia si sono probabilmente depositate nello stesso oceano delle rocce sudafricane, circa 2,5 miliardi di anni fa. Tuttavia, le variazioni cicliche nelle rocce australiane sono meglio esposte, consentendoci di studiare le variazioni a una risoluzione molto più elevata.
La nostra analisi della formazione di ferro fasciato australiana ha mostrato che le rocce contenevano scale multiple di variazioni cicliche che si ripetono approssimativamente a intervalli di 10 e 85 cm. Combinando questi spessori con la velocità con cui si depositavano i sedimenti, abbiamo scoperto che queste variazioni cicliche si verificavano approssimativamente ogni 11.000 anni e 100.000 anni. Pertanto, la nostra analisi ha suggerito che il ciclo di 11.000 osservato nelle rocce è probabilmente correlato al ciclo di precessione climatica, avendo un periodo molto più breve rispetto agli attuali circa 21.000 anni. Abbiamo quindi utilizzato questo segnale di precessione per calcolare la distanza tra la Terra e la luna 2,46 miliardi di anni fa.
Abbiamo scoperto che la luna era allora circa 60.000 chilometri più vicina alla Terra (quella distanza è circa 1,5 volte la circonferenza della Terra). Ciò renderebbe la durata di un giorno molto più breve di quella attuale, a circa 17 ore invece delle attuali 24 ore.
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Comprendere la dinamica del sistema solare
La ricerca in astronomia ha fornito modelli per la formazione del nostro sistema solare e osservazioni delle condizioni attuali. Il nostro studio e alcune ricerche di altri rappresentano uno degli unici metodi per ottenere dati reali sull'evoluzione del nostro sistema solare e saranno cruciali per i futuri modelli del sistema Terra-Luna. È abbastanza sorprendente che la dinamica del sistema solare passato possa essere determinata da piccole variazioni nelle antiche rocce sedimentarie.
Tuttavia, un dato importante non ci fornisce una comprensione completa dell'evoluzione del sistema Terra-Luna. Ora abbiamo bisogno di altri dati affidabili e nuovi approcci di modellazione per tracciare l'evoluzione della luna nel tempo. E il nostro team di ricerca ha già iniziato la ricerca della prossima serie di rocce che possono aiutarci a scoprire più indizi sulla storia del sistema solare.
Questo articolo è stato ripubblicato da La conversazione . Leggi l'articolo originale qui .
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