La presenza nel mantello terrestre, della Luna e di Marte dei cosiddetti elementi siderofili – cioè con elevata tendenza a legarsi col ferro, come l’oro e il platino – è dovuta all'impatto con oggetti spaziali molto massicci durante la fase di formazione, in un'epoca risalente a circa 4,5 miliardi di anni fa. È questa la conclusione di uno studio di tre istituti facenti capo al NASA Lunar Science Institute (NLSI).
Le dimensioni previste per questi oggetti, che colpirono il nostro pianeta entro qualche decina di milioni di anni dall’evento estremo che diede origine alla Luna, sono in accordo con gli attuali modelli di formazione planetaria così come con altre evidenze scientifiche, quali la distribuzione dei crateri da impatto sulla superficie di Marte.
In planetologia, un problema fondamentale è determinare in che modo la Terra, la Luna e gli altri pianeti interni si siano formati ed evoluti. Si tratta di una questione difficile da risolvere dal momento che nei corso dei 4,5 miliardi di storia del sistema solare le tracce dei processi si sono in gran parte cancellate. Nonostante ciò, alcuni segni cruciali possono essere trovati in differenti contesti. Per esempio, l’analisi di campioni di suolo lunare recuperati nel corso delle missioni Apollo, in combinazione con le modellizzazioni numeriche indicano che la Luna si formò come risultato della collisione, avvenuta nelle fasi iniziali della formazione planetaria, tra un corpo delle dimensioni di Marte e la Terra.
Considerata sulle prime troppo radicale per essere verosimile, la teoria di un singolo, catastrofico impatto successivamente ha guadagnato credito nella comunità scientifica. Probabilmente, tale evento era comune nelle fasi iniziali del sistema solare e portò alla formazione di un nucleo circondato da oceani globali di magma sia sulla Terra sia sulla Luna.

Ora, se l'ipotesi è corretta ci si aspetterebbe di trovare campioni di materiale proveniente dal mantello anche in superficie. Per questo, gli scienziati hanno esaminato l'abbondanza degli elementi siderofili (Re, Os, Ir, Ru, Pt, Rh, Pd, Au) che avrebbero dovuto seguire il ferro e gli altri metalli verso il nucleo, lasciando la crosta rocciosa e il mantello. La loro eventuale assenza dalle rocce del mantello dovrebbe così fornire un test cruciale per il modello del mega-impatto.

Tuttavia, come sottolineato Walker, “il grande problema per modello è proprio che tali metalli non sono del tutto assenti, ma sono presenti in quantità modeste”.

Una possibili soluzione del mistero è che gli elementi siderofili siano stati effettivamente strappati via per effetto di un impatto gigantesco, ma siano stati parzialmente rimpiazzati da impatti successivi dei "mattoni elementari" dei pianeti, chiamati planetesimi. Ciò non è sorprendente, dal momento che tali impatti sono previsti dal modello, ma il numero e la massa dei corpi in via di accrescimento era finora ignota.

Per essere in accordo con le osservazioni, gli ultimi planetesimi che hanno colpito la Terra avrebbero dovuto fornire al mantello terrestre lo 0,5 per cento della massa dell'intero pianeta, 1200 volte inferiore a quello della Luna.

Utilizzando modelli numerici gli studiosi hanno mostrato di poter riprodurre queste quantità , ipotizzando che a dominare, nella fase finale, siano stati gli impatti dei proeittili massicci.

I risultati indicano il più grande impattore della Terra era all'incirca delle dimensioni di Plutone, cioè dotato di un diametro di 2500-3000 chilometri, mentre il più grande a colpire la Luna aveva un diametro 10 volte inferiore. (fc)