Ogni volta che racconto questa storia — a cena, in un articolo, in una chiacchierata con chi si occupa di astronomia per lavoro — la reazione è quasi sempre la stessa: incredulità, seguita dalla domanda “ma come facciamo a saperlo?”. È una domanda legittima, e ci arriviamo.
Poco dopo la formazione della Terra, circa 4,5 miliardi di anni fa, il pianeta ruotava così in fretta che un giorno completo — un’alba e un tramonto, tecnicamente una rotazione su se stesso — durava appena 4-6 ore, a seconda del modello usato dai geofisici. La causa principale è l’impatto che ha formato la Luna: uno scontro con un corpo delle dimensioni di Marte, chiamato Theia, che ha iniettato nel sistema Terra-Luna una quantità enorme di momento angolare.
Perché la Terra girava così in fretta
Bisogna partire da un punto che spesso si dà per scontato: la Terra non è nata lenta e poi si è accelerata. È vero il contrario. I pianeti si formano per accrescimento di planetesimi che arrivano da direzioni diverse, con velocità e traiettorie diverse, e questo processo caotico tende già di suo a lasciare al pianeta finale una rotazione piuttosto rapida — nell’ordine delle 10-13 ore, secondo alcune simulazioni di formazione planetaria.
Poi è arrivato l’impatto. La collisione con Theia non ha solo strappato via il materiale che sarebbe diventato la Luna: ha anche trasferito momento angolare al sistema, accelerando ulteriormente la rotazione terrestre. Nell’immediato dopo-impatto, con la Luna appena formata e ancora vicinissima — si stima a circa tre raggi terrestri di distanza, appena fuori dal limite di Roche, contro i circa 60 raggi terrestri di oggi — la giornata si è ridotta a poco più di 4 ore. Nel giro di trentamila anni, un tempo brevissimo su scala geologica, l’attrito mareale generato da una Luna così vicina ha già portato il giorno a circa 6 ore. Sessanta milioni di anni dopo, siamo già a 10 ore.
Qui vale la pena essere onesti su un punto: i numeri esatti (4 ore, 5 ore, 6 ore) cambiano leggermente a seconda della fonte e del modello di riferimento, perché dipendono da assunzioni su massa, distanza iniziale della Luna e distribuzione degli oceani di magma che all’epoca coprivano il pianeta. Le fonti non sono del tutto unanimi sulla cifra esatta del primissimo istante post-impatto — quello che è solido, invece, è la traiettoria: rotazione fortissima all’inizio, rallentamento rapido nei primi millenni, poi un rallentamento via via più lento per miliardi di anni.
Come facciamo davvero a saperlo
Qui arriva la domanda che mi fanno più spesso quando parlo di questo argomento: possiamo “vedere” quel giorno di 6 ore da qualche parte, in qualche roccia? La risposta onesta è no, non direttamente. Non esiste una roccia sedimentaria intatta e datata a 4,5 miliardi di anni fa che conservi laminazioni di marea leggibili — il pianeta era ancora troppo giovane, geologicamente troppo attivo, e quel tipo di roccia semplicemente non è sopravvissuto fino a noi. Quel numero arriva dalla meccanica celeste: si parte dal momento angolare totale del sistema Terra-Luna oggi, che è una quantità conservata, e si fa il calcolo a ritroso fino a subito dopo l’impatto.
Le prove dirette, quelle che si trovano scavando, arrivano da epoche molto più recenti — e qui la faccenda diventa più solida. I ritmiti di marea, sedimenti che si depositano a strati sottilissimi seguendo il ciclo delle maree, permettono di contare le laminazioni un po’ come si contano gli anelli di un albero. Uno studio molto citato su depositi vecchi di circa 620 milioni di anni indica giorni di circa 21,9 ore in quel periodo. Ancora più famosi sono i coralli devoniani: le linee di accrescimento giornaliero fossilizzate nei loro scheletri, circa 380-400 milioni di anni fa, mostrano tra le 385 e le 410 linee per anno — il che, fatti i conti, restituisce giorni di circa 21-22 ore.
La cronologia, in breve
Mettendo insieme modelli teorici ed evidenze geologiche, la sequenza più accreditata è più o meno questa:
- Subito dopo l’impatto con Theia (~4,5 miliardi di anni fa): giorno di circa 4-5 ore
- Circa 30.000 anni dopo: giorno di circa 6 ore
- Circa 60 milioni di anni dopo: giorno di circa 10 ore
- Circa 620 milioni di anni fa: giorno di circa 21,9 ore (da ritmiti di marea)
- Circa 380-400 milioni di anni fa: giorno di circa 21-22 ore (da coralli fossili)
- Oggi: 24 ore, in leggerissima crescita
Chi si aspetta una linea retta, però, resterà deluso: non lo è.
Il “miliardo noioso” in cui il giorno si è fermato
Questo è forse il dato meno intuitivo, e uno di quelli che negli ultimi anni ha davvero cambiato la narrazione standard. Uno studio pubblicato su Nature Geoscience nel 2023, firmato da Ross Mitchell e Uwe Kirscher, ha mostrato che per circa un miliardo di anni — grosso modo tra 2 e 1 miliardo di anni fa, il periodo che i geologi chiamano informalmente “boring billion” — il giorno terrestre non si è allungato affatto. È rimasto bloccato attorno alle 19 ore.
Il meccanismo proposto è una risonanza tra due maree opposte: quella oceanica lunare, che frena la rotazione terrestre, e una marea atmosferica generata dal riscaldamento solare, che invece tende ad accelerarla. Per un periodo enormemente lungo, le due forze si sono grosso modo bilanciate. Un dettaglio che molti sottovalutano quando sentono parlare di “giorno che si allunga” è proprio questo: il processo non è affatto lineare né costante nel tempo, dipende dalla configurazione dei continenti, dalla profondità e forma dei bacini oceanici, e persino, in epoche più antiche, dall’atmosfera. Non è un orologio che scorre regolare — è un sistema di forze in equilibrio dinamico che a volte si blocca, a volte accelera.
Perché il giorno continua ad allungarsi oggi
Il motore di tutto questo, dall’impatto con Theia in poi, è l’attrito mareale tra Terra e Luna. La Luna genera un rigonfiamento di marea negli oceani terrestri; l’attrito con i fondali sposta leggermente questo rigonfiamento in avanti rispetto alla posizione della Luna, e quella massa spostata esercita a sua volta un’attrazione gravitazionale che accelera l’orbita lunare e, per conservazione del momento angolare, rallenta la rotazione terrestre. La Luna guadagna quota, la Terra perde velocità: è uno scambio, non un caso.
Oggi la Luna si allontana da noi a circa 3,8 centimetri l’anno, una misura ottenuta con estrema precisione grazie ai retroriflettori laser lasciati sulla superficie lunare dalle missioni Apollo [FONTE: NASA/Eclipse GSFC, dati sulla riflettometria laser lunare]. Il giorno, di conseguenza, si allunga di circa 1,7-2,3 millisecondi per secolo — la cifra varia leggermente a seconda che si usino le misure moderne con orologi atomici o le ricostruzioni storiche basate su eclissi antiche registrate da babilonesi, greci e astronomi medievali. È un tasso minuscolo su scala umana, enorme su scala geologica: bastano circa 200 milioni di anni per guadagnare un’ora intera, in media, anche se — come racconta il “miliardo noioso” — la media nasconde periodi di stallo completo.
Domande frequenti
Quanto durava esattamente un giorno appena si è formata la Luna? Le stime più citate parlano di circa 4-5 ore subito dopo l’impatto con Theia, salite a circa 6 ore nel giro di 30.000 anni. Il numero preciso varia da modello a modello, ma la rapidità del rallentamento iniziale è un dato solido.
Perché il giorno terrestre continua ad allungarsi? Perché la Luna, allontanandosi di circa 3,8 cm l’anno per effetto dell’attrito mareale, sottrae energia rotazionale alla Terra. Il processo aggiunge circa 1,7-2,3 millisecondi al giorno ogni secolo, in media.
È vero che il giorno si è fermato per un miliardo di anni? Sì, secondo uno studio del 2023 su Nature Geoscience: per circa un miliardo di anni, tra 2 e 1 miliardo di anni fa, una risonanza tra marea lunare e marea atmosferica solare avrebbe tenuto il giorno bloccato attorno alle 19 ore.
Come si misura la lunghezza del giorno in epoche così antiche? Per l’epoca subito dopo l’impatto si usano modelli di meccanica celeste basati sul momento angolare del sistema Terra-Luna. Per periodi più recenti (centinaia di milioni di anni) si contano le laminazioni nei ritmiti di marea o le linee di accrescimento giornaliero nei coralli fossili.
Quanto sarà lungo un giorno tra qualche milione di anni? Di più, ma di poco: al ritmo attuale servono circa 200 milioni di anni per guadagnare un’ora. Le proiezioni a lunghissimo termine dipendono comunque da quanto resta stabile la configurazione di oceani e continenti, quindi vanno prese come stime, non certezze.
Se poi vi state chiedendo cosa succederà quando la Luna sarà abbastanza lontana da rendere il sistema instabile: è un capitolo diverso, e le stime lì sono ancora più incerte — meglio trattarlo a parte piuttosto che liquidarlo in una riga.
Sources:
- Earth’s rotation — Wikipedia
- When a day lasted only 4 hours — IEA/USP
- Mid-Proterozoic day length stalled by tidal resonance — Nature Geoscience
- Earth’s Day was a Constant 19.5 Hours for Almost 1.5 Billion Years — Sci.News
- The Moon Is Moving Away From Earth At About 3.8 cm/Year — IFLScience
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