La Luna porta impresse sulla sua superficie le cicatrici di miliardi di anni di bombardamento asteroidale, ma fino ad oggi gli scienziati non avevano compreso appieno quanto in profondità questi impatti catastrofici avessero modificato la struttura chimica e l'evoluzione del nostro satellite naturale. Una ricerca condotta dall'Istituto di Geologia e Geofisica dell'Accademia Cinese delle Scienze (IGGCAS) ha ora rivelato che il colossale impatto che generò il Bacino Polo Sud-Aitken, la più vasta e antica struttura da impatto lunare conosciuta, alterò profondamente la composizione del mantello lunare, influenzando il vulcanismo per miliardi di anni.
Il team guidato dal professor Hengci Tian ha analizzato campioni di basalto lunare riportati sulla Terra dalla missione Chang'e-6, la prima a prelevare materiale dalla faccia nascosta della Luna, precisamente dal Bacino Polo Sud-Aitken. I ricercatori hanno scoperto che questi basalti presentano una composizione isotopica del potassio significativamente più pesante rispetto a qualsiasi roccia lunare raccolta dalle missioni Apollo o ritrovata nei meteoriti lunari. Questa anomalia chimica fornisce la prima prova diretta di come un impatto gigantesco possa aver rimodellato non solo la crosta, ma anche gli strati profondi del satellite.
Il potassio rappresenta un elemento moderatamente volatile, capace di evaporare parzialmente quando sottoposto a temperature estreme. Durante un impatto di dimensioni planetarie, le temperature raggiungono valori così elevati da provocare la vaporizzazione del potassio e la separazione dei suoi isotopi, lasciando una firma chimica che persiste per ere geologiche. Gli scienziati hanno misurato con estrema precisione la composizione isotopica utilizzando la spettrometria di massa al plasma accoppiato induttivamente con multi-collettore e cella di collisione in zaffiro (MC-ICP-MS), una tecnica analitica di altissima sensibilità.
I risultati, pubblicati sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), hanno rivelato che i quattro frammenti di basalto analizzati presentano valori di δ41K compresi tra 0,001 ± 0,028‰ e 0,093 ± 0,014‰, con una media di 0,038 ± 0,044‰. Questo valore medio risulta circa 0,16‰ superiore rispetto ai basalti delle missioni Apollo (-0,13 ± 0,06‰), che sono considerati rappresentativi del mantello lunare e della Luna silicatica primordiale. Una differenza apparentemente minuscola, ma statisticamente significativa e geologicamente rilevante.
Per determinare l'origine di questo arricchimento in isotopi pesanti del potassio, i ricercatori hanno esaminato sistematicamente tre possibili spiegazioni alternative: l'esposizione prolungata ai raggi cosmici, i processi di evoluzione magmatica e la contaminazione da materiale meteoritico. Attraverso un'analisi quantitativa dettagliata, il team ha dimostrato che ciascuno di questi fattori produce effetti minimi, ben entro i margini di incertezza strumentale, e nessuno può spiegare lo spostamento isotopico osservato nei campioni di Chang'e-6.
L'interpretazione che emerge con maggiore forza indica una perdita massiccia di elementi volatili durante l'impatto che formò il Bacino Polo Sud-Aitken, in particolare attraverso l'evaporazione del potassio. Questo processo di deplezione potrebbe aver ridotto significativamente la produzione di magma sulla faccia nascosta della Luna, offrendo finalmente una spiegazione convincente alla distribuzione asimmetrica dell'attività vulcanica lunare: perché la faccia visibile presenta estese pianure di basalto vulcanico (i "mari" lunari) mentre la faccia nascosta ne è relativamente priva.
Le simulazioni computerizzate hanno confermato questa ipotesi, dimostrando che un impatto di quelle proporzioni non solo penetrò profondamente nella crosta e possibilmente nel mantello lunare, ma liberò anche una quantità di energia termica sufficiente a innescare correnti convettive nell'interno della Luna. Questo rimescolamento termico avrebbe ridistribuito materiali e modificato durevolmente la composizione chimica degli strati profondi, con conseguenze misurabili ancora oggi, miliardi di anni dopo l'evento.
Il Bacino Polo Sud-Aitken si estende per circa 2.500 chilometri di diametro e raggiunge profondità fino a 13 chilometri, rendendolo la struttura da impatto più imponente non solo sulla Luna ma nell'intero Sistema Solare interno. La sua formazione risale probabilmente a oltre quattro miliardi di anni fa, durante il cosiddetto Intenso Bombardamento Tardivo, un periodo in cui il Sistema Solare interno subì un drammatico aumento delle collisioni asteroidali.
Questa ricerca, finanziata dalla National Natural Science Foundation of China e dalla CAS Youth Innovation Promotion Association, non ha implicazioni soltanto per la comprensione della storia lunare. I risultati dimostrano che impatti giganteschi possono alterare profondamente la chimica interna e l'evoluzione geologica di corpi rocciosi in tutto il Sistema Solare, dai pianeti terrestri alle lune di Giove e Saturno. Le tecniche analitiche sviluppate per questo studio potrebbero essere applicate ai futuri campioni che verranno restituiti da Marte, dagli asteroidi o da altre lune, aprendo nuove prospettive per decifrare la storia violenta e complessa del nostro vicinato cosmico.
I prossimi passi della ricerca includeranno l'analisi di altri elementi volatili nei campioni di Chang'e-6 e il confronto con materiali provenienti da altri grandi bacini da impatto lunari, per determinare se processi simili abbiano caratterizzato anche la formazione di strutture come il Mare Imbrium o il Mare Serenitatis.
