Guardando il cielo notturno potremmo essere indotti a pensare che l’Universo sia sostanzialmente sempre uguale a se stesso: un sistema enorme e complesso, ma perfetto e immutabile. Del resto, questa era l’idea che ne avevano gli uomini antichi. Nei secoli, però, questa idea è decaduta e ora sappiamo che, dietro la facciata immutabile che l’Universo ci presenta ogni notte, si celano tumulti cosmici e interazioni tra forze e materie difficili da scovare anche per le tecnologie più sofisticate. Un fatto che potrebbe sorprendere molti è che uno di questi cambiamenti avviene proprio sotto i nostri occhi: l’allontanamento della Luna dalla Terra.
Di quanto si sta allontanando la Luna?
Il fenomeno dell’allontanamento della Luna dalla Terra è stato confermato dal lavoro di James G. Williams, ricercatore scientifico senior al Laboratorio di Propulsione Jet della NASA a Pasadena, California. Utilizzando un metodo basato su raggi laser, Williams ha sparato fasci di luce verso riflettori posti sulla superficie lunare, calcolando così la distanza in base al tempo impiegato dai raggi per compiere il viaggio di andata e ritorno. I risultati delle sue misurazioni indicano che la Luna si sta allontanando dalla Terra alla velocità di 3,8cm all’anno. Inoltre, sembra che questa velocità stia addirittura accelerando.
Questo dato risulta essere particolarmente significativo nel tentativo di comprendere le dinamiche del sistema Terra-Luna e le influenze gravitazionali reciproche tra i due corpi celesti.
Perché la Luna si allontana dalla Terra?
La responsabilità dell’allontanamento della Luna dall’orbita terrestre dipende dal fenomeno terrestre delle maree. Le maree sono generate dall’attrazione gravitazionale che la Luna esercita sugli oceani nel suo moto di rivoluzione attorno alla Terra. Tale attrazione crea delle “pance” sul nostro pianeta in corrispondenza della zona che si affaccia alla Luna e di quella opposta rispetto al centro terrestre.
La diversa velocità di rotazione della Terra rispetto a quella di rivoluzione della Luna porta le maree a trovarsi sempre in punti diversi, influendo anche sull’interazione gravitazionale tra il nostro pianeta e il suo satellite. Poiché il moto di rotazione terrestre è più veloce di quello di rivoluzione lunare, le maree si trovano sempre in posizione leggermente avanzata rispetto alla Luna.
In questo modo, da una parte la rotazione terrestre rallenta, a causa dell’attrito che le maree generano sulle masse continentali, dall’altra la Luna viene trascinata, acquistando velocità e andando a percorrere orbite leggermente più ampie e lontane.
Inoltre, per il principio di conservazione del momento angolare, l’aumento della distanza tre Terra e Luna produce un rallentamento della rotazione terreste e il conseguente aumento della durata di un giorno, esattamente come succede alle pattinatrici sul ghiaccio, che rallentano la velocità delle loro piroette allontanando le braccia dal corpo.
Questo scambio di energia tra la Terra e la Luna, continuo e costante, è in atto da sempre e da sempre modifica lentamente, ma inesorabilmente, le orbite e i periodi di rotazione dei due corpi celesti.
Prove di una Luna molto più vicina
Ulteriori prove a dimostrazione del fatto che la Luna si sta progressivamente allontanando dalla Terra sono state individuate analizzando resti archeologici di antiche civiltà e formazioni geologiche che testimoniano parte del passato più remoto del nostro pianeta. Ad esempio, alcune incisioni su ossa animali, ritrovate in Cina e risalenti al 1200 a.C., mostrano l’osservazione di alcune eclissi solari che, secondo i calcoli astronomici, non sarebbero state possibili se la lunghezza del giorno fosse rimasta costante.
Altre prove derivano dallo studio dei fossili di coralli e delle rocce sedimentarie: le stime effettuate su fossili di coralli risalenti a circa 350 milioni di anni fa (primo Carbonifero) mostrano come in un anno ci fossero 385 giorni, con una conseguente durata del giorno di meno di 23 ore. Viaggiando ulteriormente indietro nel tempo sembra che i giorni fossero persino più brevi: rocce sedimentarie di arenaria in Australia vecchie di 620 milioni di anni testimoniano un anno di 400 giorni, ciascuno della durata di 21,9 ore.
Essendo il periodo di rotazione terrestre e non quello di rivoluzione attorno al Sole a variare, queste osservazioni dimostrano un progressivo rallentamento della rotazione terrestre e, conseguentemente alla descrizione delle dinamiche del sistema Terra-Luna illustrato precedentemente, un progressivo allontanamento della Luna nel corso delle ere.
Quanto indietro possiamo arrivare?
Fino a qualche anno fa produrre stime sulla distanza Terra-Luna, sulla durata del giorno e dell’anno in epoche molto lontane, nell’ordine del miliardo e più di anni, era molto difficile. Il problema principale era la difficoltà di interpretazione dei reperti, a causa della scarsa precisione dei comuni strumenti geologici utili a identificare i cosiddetti cicli di Milankovich, ossia i cicli delle variazioni dei parametri orbitali della Terra dovute all’interazione del pianeta con gli altri corpi celesti del Sistema Solare. I cicli di Milankovich possono essere osservati nei sedimenti rocciosi e il loro studio permette di ricostruire la storia del nostro Sistema Solare e di indagare l’effetto dei cambiamenti climatici antichi, impressi nei sedimenti.
Grazie a uno studio condotto da Stephen Meyers, professore di geo-scienza alla University of Wisconsin-Madison, e Alberto Malinverno, professore al Lambert-Doherty Earth Observatory della Columbia University, che combina il metodo statistico con teorie astronomiche e osservazioni geologiche, si è arrivati ad applicare lo studio dei cicli di Milankovich a Xiamaling, nel nord della Cina: una formazione geologica vecchia di 1,4 miliardi di anni. Come afferma in un’intervista per «Media Inaf» lo stesso Malinverno:
“Gli antichi cicli di Milankovitch che abbiamo osservato sono coerenti con un più rapido tasso di rotazione della Terra e una distanza Terra-Luna più corta: i giorni della Terra duravano circa 18,7 ore e la Luna era a circa 341mila km dalla Terra (l’11 per cento in meno rispetto all’attuale distanza Terra-Luna di 385mila km). I nostri risultati confermano che l’analisi dei cicli di Milankovitch può essere estesa ad intervalli di tempo molto più antichi di quelli esplorati finora: permetterà di ricostruire nel tempo profondo le caratteristiche fondamentali del sistema Terra-Luna e delle orbite di altri pianeti nel Sistema Solare”.
Cosa succederà nel futuro?
L’effetto delle maree continuerà ad aumentare la distanza Terra-Luna e con essa la durata dei giorni sulla Terra. I calcoli rivelano che Terra e Luna arriveranno ad avere una rotazione sincrona (ovvero una situazione in cui la rotazione terrestre e la rivoluzione lunare saranno di uguale durata) tra 50 miliardi di anni con giorni di oltre 1000 ore. Tuttavia prima di allora il Sole sarà già diventato una gigante rossa e avrà inghiottito l’intero sistema solare, Terra e Luna comprese.
Sebbene questo scenario sembri lontano e non direttamente rilevante per le nostre vite quotidiane, suscita un profondo senso di meraviglia e fascino. Il fatto che la Luna si stia lentamente allontanando dalla Terra ci ricorda che eventi straordinari e affascinanti avvengono costantemente attorno a noi, alcuni di essi producendo effetti impercettibili di cui siamo inconsapevoli. Studi come questo ci offrono una finestra sull’incredibile dinamismo dell’Universo e ci permettono di apprezzare la complessità e la delicatezza della realtà che viviamo.
