Struttura interna della Luna

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La Luna è un corpo differenziato, essendo composto da una crosta, un mantello e un nucleo geochimicamente diversi. Questa struttura è ritenuta essere il risultato di una cristallizzazione frazionata di un oceano di magma subito dopo la sua formazione circa 4,5 miliardi di anni fa. L'energia richiesta per fondere lo strato esterno della Luna è comunemente attribuita alla teoria dell'impatto gigante, che dovrebbe aver formato il sistema Terra-Luna e il susseguente accrescimento di materiale intorno all'orbita terrestre. La cristallizzazione di questo oceano di magma potrebbe aver dato origine ad un mantello mafico e ad una crosta ricca di plagioclasio. La mappatura geochimica dell'orbita implica che la crosta lunare sia largamente anortositica nella sua composizione, coerentemente con l'ipotesi dell'oceano di magma. In termini di elementi, la crosta lunare è composta principalmente di ossigeno, silicio, magnesio, ferro, calcio e alluminio, ma elementi in minori quantità o tracce come titanio, uranio, torio, potassio e idrogeno sono comunque presenti. Basandosi su tecniche geofisiche, si stima che la crosta sia sui 50 km circa di spessore in media. Una fusione media nell'interno del mantello della Luna diede origine alle eruzioni di mari di basalti sulla superficie lunare. Analisi di questi basalti indicano che il mantello è formato principalmente da olivina, ortopirossene e clinopirosseno, e che il mantello lunare e più ricco di ferro di quello terrestre. Alcuni basalti lunari contengono in modo abbondante titanio (presente nell'ilmenite) suggerendo che il mantello sia altamente eterogeneo in composizione. Sono stati scoperti terremoti lunari che si verificano in profondità del mantello della Luna circa 1000 km al di sotto della superficie. Sono stati percepiti anche alcuni terremoti superficiali con ipocentri localizzati circa 100 km al di sotto della superficie, ma si verificano molto meno frequentemente e non sembrano essere relazionati alle maree lunari. La Luna ha una densità media di 3,3464 g/cm3 che la pone al secondo posto nel Sistema Solare per densità dopo Io. Tuttavia, alcune linee di evidenza lasciano intendere che il nucleo lunare sia piccolo, con un raggio di circa 350 km o meno. La grandezza del nucleo lunare rappresenta solo il 20% circa della grandezza della Luna, in contrasto con il 50% circa ricorrente nei casi degli altri corpi terrestri. La composizione del nucleo lunare non è ben conosciuta, ma molti credono che sia composto da ferro metallico, legato ad una piccola quantità di zolfo e nichel. L'analisi del tempo variabile di rotazione della Luna indica che il nucleo è fuso perlomeno in parte.

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