Le eclissi solari totali sono coincidenze cosmiche che non dureranno per sempre

La possibilità che la Luna oscuri completamente il disco solare è dovuta a una rara combinazione tra le dimensioni e la distanza del Sole e del nostro satellite naturale. Uno scenario destinato a cambiare per via del progressivo allontanamento della Luna dalla Terra
di Meghan Bartels/Scientific American
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A prima vista, le circostanze necessarie per un’eclissi solare totale sembrano tecniche ma banali: il Sole, la Luna e la Terra si allineano, in quest’ordine. Certo, si verifica solo una volta ogni 18 mesi circa e solo una sottile striscia di Terra sperimenta la meraviglia della totalità durante ogni eclissi, ma quanto può essere difficile che se ne verifichi una?

Astronomicamente difficile, a quanto pare: le condizioni necessarie affinché i terrestri sperimentino un’eclissi solare totale come quella che sta per verificarsi in un’area del Nord America si sono sviluppate per miliardi di anni e il fenomeno si basa sulla relazione unica tra la Terra e la Luna.

“Le persone associano sempre le eclissi al Sole, ma in realtà si sta guardando la Luna”, spiega Parvathy Prem, planetologa all’Applied Physics Laboratory della Johns Hopkins University. “In un certo senso, si sta toccando l’ombra della luna”, spiega. Lo spettacolo è “un promemoria del fatto che la Terra e la Luna sono collegate”.

Le eclissi solari totali devono la loro drammaticità a una serie ordinata di coincidenze. La più importante è che il Sole, che è circa 400 volte più grande della Luna, si trova circa 400 volte più lontano dalla Terra. Il risultato è un’illusione in cui il Sole e la Luna sembrano avere le stesse dimensioni nel cielo, permettendo alla Luna di oscurare il disco visibile del Sole e di rivelare la corona bianca e infuocata della sua atmosfera esterna. Nessun altro pianeta roccioso del sistema solare ha le giuste proporzioni per sperimentare eclissi solari totali come la Terra: Mercurio e Venere sono del tutto privi di Lune, mentre i due satelliti di Marte sono asteroidi catturati e piccoli, in grado di provocare solo eclissi parziali.

La Luna è anche insolitamente grande: è più grande del 98 per cento rispetto alle sue simili nel sistema solare e più piccola solo di alcune lune dei giganti gassosi Giove e Saturno. La compagna della Terra è sorprendente sia per la sua corpulenza sia per le dimensioni proporzionali rispetto al suo pianeta. “La Luna è un satellite insolitamente grande; è molto raro”, afferma Jun Korenaga, geofisico della Yale University.

La Luna è così voluminosa a causa della collisione che l’ha formata. Gli scienziati ritengono che un pezzo di roccia delle dimensioni di Marte si sia scontrato con la giovane proto-Terra circa 4,5 miliardi di anni fa. Quando la polvere si depositò, rimasero la Terra attuale e la sua compagna lunare.

Si è trattato di una vera e propria situazione Goldilocks [una fortunata via di mezzo tra due scenari sfavorevoli, NdR]: un impatto più piccolo avrebbe potuto creare una luna più piccola, mentre un impatto più grande avrebbe potuto distruggere completamente la Terra e la Luna. (Un’altra dose di casualità cosmica: l’impatto ha lasciato l’orbita della Luna inclinata di cinque gradi rispetto a quella della Terra: se il piano orbitale della Luna corrispondesse al nostro, la Terra vivrebbe un’eclissi solare totale a ogni Luna nuova.)

Con questo impatto che ha letteralmente sconvolto la Terra, è iniziata una danza tra il nostro pianeta e la sua luna che è durata miliardi di anni. Poco dopo la collisione i due corpi erano vicini, ma da allora si sono allontanati, a causa della gravità della Luna che “tira” gli oceani della Terra e provoca le maree.

Questo rigonfiamento acquatico raggiunge l’apice un po’ prima che la Luna sia sopra di noi, grazie alla rotazione terrestre e all’attrito tra il fondale marino e l’oceano che scorre e rifluisce. Per conservare il momento angolare e l’energia in risposta a questa destabilizzazione, la rotazione terrestre rallenta di una quantità infinitesimale e la Luna si allontana gradualmente dalla Terra. Attualmente la Luna si allontana dalla Terra a un ritmo di appena 3,82 centimetri  all’anno.

Per decenni, gli scienziati hanno monitorato la distanza tra la Terra e la Luna con cinque strumenti chiamati retroriflettori lunari, collocati sulla superficie lunare durante il programma Apollo e il programma di rover senza equipaggio dell’Unione Sovietica, Lunokhod. Inviando raggi laser verso questi riflettori e misurando con precisione il tempo che i fotoni del laser impiegano per tornare sulla Terra, gli scienziati sono stati in grado di calcolare regolarmente la distanza variabile tra il laser e il riflettore con una precisione sorprendente.

“Questo ha davvero cambiato il modo di misurare le cose”, sottolinea Vishnu Viswanathan, planetologo al Goddard Space Flight Center della NASA nel Maryland, a proposito di questa tecnologia. “Si può immaginare di misurare, per esempio, 380.000 chilometri con una precisione di pochi millimetri: è semplicemente sbalorditivo.”

È sorprendente anche il fatto che gli esseri umani possano modificare la velocità di allontanamento della Luna. Poiché il fenomeno è mediato dagli oceani, la velocità di ritiro della Luna aumenta e diminuisce a seconda della quantità di acqua che si muove sulla superficie terrestre. L’attività umana sta accelerando la fusione dei ghiacciai e una maggiore quantità di acqua negli oceani potrebbe teoricamente accelerare l’allontanamento della Luna. Viswanathan sostiene che gli scienziati stanno cercando queste firme nei dati dei retroriflettori.

Al variare della distanza Terra-Luna, cambia anche l’esperienza di un’eclissi solare totale. Miliardi di anni fa, quando la Luna era molto più vicina, le eclissi potrebbero non essere state in grado di offrire uno scorcio della vaporosa corona solare.

E nella direzione opposta, saltando 620 milioni di anni nel futuro della Terra, la Luna si sarà allontanata abbastanza da permettere alla Terra di vedere solo eclissi solari anulari. Oggi questi spettacoli “ad anello di fuoco” si verificano durante le eclissi quando la Luna si trova nella parte più lontana della sua orbita intorno alla Terra e non può bloccare completamente il disco solare. Ma in un futuro molto lontano, la Terra probabilmente assisterà solo a eclissi parziali, proprio come quelle viste dai rover sulla superficie di Marte grazie alle sue piccole lune.

Adesso, con un’eclissi solare totale a pochi giorni di distanza, è un momento cosmicamente straordinario in cui siamo presenti. “Mi colpisce sempre il fatto che ci troviamo nel momento in cui la Luna si trova alla giusta distanza da noi per avere le eclissi solari”, conclude Prem. “È davvero una coincidenza incredibile.”

(L’originale di questo articolo è stato pubblicato su “Scientific American”. Traduzione ed editing a cura di “Le Scienze”. Riproduzione autorizzata, tutti i diritti riservati.)