Svelate le zone d’ombra permanenti della Luna

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La Luna nasconde ancora sulla sua superficie molte zone d’ombra. Oggi gli scienziati le hanno svelate… quasi del tutto.

Le ombre sono davvero svelate?

Tutto è cominciato da un esperimento, avvenuto il 9 ottobre 2009: un razzo spaziale da 2 tonnellate mandato a schiantarsi sulla Luna, viaggiando a 9000 km/H. L’esplosione è avvenuta nel cratere nero Cabeus, illuminandolo per la prima volta da miliardi di anni: è solo la prima delle zone d’ombra ad essere svelate.


Luna di Giove studio della missione di 14 anni della navicella Galileo


L’acqua sulla Luna

La cosiddetta missione Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS) della NASA ha effettuato l’esperimento allo scopo di scoprire cosa sarebbe stato sollevato nell’impatto. Per questo un veicolo spaziale ha seguito il razzo, passando attraverso il pennacchio di polvere per campionarlo. Intanto, il Lunar Reconnaissance Orbiter della NASA rimaneva ad osservare: nel pennacchio sono stati rilevati 155 kg di vapore acqueo. Avevano insomma trovato tracce di acqua sulla Luna.

Cercare sotto il ghiaccio

Eppure, secondo la scienza la mancanza di atmosfera e le temperature estreme dovrebbero far evaporare l’acqua in maniera istantanea. Venticinque anni fa, invece, i veicoli spaziali hanno cominciato a rilevare firme di idrogeno intorno ai poli della Luna: questo lascia pensare che ci siano ben 6 trilioni di acqua sotto la superficie lunare, anche se sotto forma di ghiaccio. La maggior parte di questo dovrebbe trovarsi proprio in quelle che si chiamano “regioni in ombra permanente” (PSR). Crateri come Cabeus, ad esempio, perennemente in ombra a causa della geometria dell’orbita della Luna.

Un ghiaccio impossibile da sciogliere

All’interno di questi PSR, affermano gli scienziati, la temperatura può scendere a -170 gradi Celsius: alcuni possono essere più freddi della superficie di Plutone. Questo ci porta a pensare che il ghiaccio qui potrebbe anche non sciogliersi affatto, e addirittura potrebbe essere sopravvissuto per miliardi di anni. Studiare la sua composizione chimica potrebbe aiutare a rispondere a diverse domande, forse anche sull’origine della Terra.

Missioni future

Il prossimo anno alcuni veicoli robotici potrebbero arrivare ad esplorare per la prima volta i PSR: entro la fine del decennio, si prevede, la NASA potrebbe inviare sul posto degli esseri umani. Al momento non ci sono dati certi su cos’altro si nasconda nell’ombra.

Supposizioni che vengono da lontano

Queste teorie non sono nuove. Era il 1952, infatti, quando il chimico americano Harold Urey parlava di “depressioni vicino ai poli della Luna su cui il sole non splende mai”. Tutto perché, osservando l’orbita della Terra intorno al sole, si rese conto che la Luna era inclinata di soli 1,5 gradi. Questo lo portava a pensare che il sole colpisse i suoi poli quasi orizzontalmente, e che i bordi dei crateri polari impedissero alla luce di arrivare in profondità. Contrariamente a oggi, però, riteneva che il ghiaccio contenuto in essi sarebbe stato “rapidamente perso” proprio a causa della mancanza di atmosfera sulla Luna.

La persistenza del ghiaccio

Nel 1961, invece, il geofisico Kenneth Watson del Lawrence Berkeley National Laboratory teorizzò che il ghiaccio nei PSR potesse persistere. Del resto già allora si sapeva delle temperature notturne estreme sulla Luna, sotto i 150 gradi Celsius: con due colleghi quindi ipotizzò che il ghiaccio sarebbe potuto rimanere intrappolato in questi luoghi più freddi.

L’inizio della caccia

Infine, negli anni 90 gli scienziati disponevano di strumenti radar: questi avevano loro permesso di rilevare segni di ghiaccio ai poli di Mercurio, che pure ospita crateri in ombra permanente. Nel 1994, quindi, lo strumento sulla navicella spaziale Clementine della NASA rilevava la stessa cosa sulla Luna. La possibilità stava diventando realtà.

Da una manciata a migliaia

I primi PSR venivano individuati nel 1999, con l’ausilio di una parabola radar nel deserto di Mojave, in California. Con questa gli scienziati crearono mappe topografiche dei poli lunari: inizialmente ne scoprirono una manciata, che con studi successivi divennero migliaia. Il più grande, il cratere Shackleton al polo sud, misura decine di km ed è più profondo del Grand Canyon. Il più piccolo invece misura appena pochi cm. Ma secondo la scienziata planetaria Caitlin Ahrens, alcuni PSR potrebbero ridursi al variare delle temperature.

Ombre nell’ombra

Secondo una nuova ricerca, presentata dallo studente laureato presso l’Università dell’Arizona Patrick O’Brien, alcuni di questi crateri potrebbero contenere anche regioni a doppia ombra o ombre nell’ombra. I PSR non sono illuminati dalla luce diretta, ma spesso da luce riflessa sì: questa rimbalza sul bordo del cratere, sciogliendo così il ghiaccio. Le regioni a doppia ombra, invece, sono crateri secondari interni ai PSR, che non ricevono neppure la luce riflessa. Qui le temperature possono scendere sotto i 250 gradi Celsius.

Come è arrivata l’acqua sulla Luna?

Gli scienziati pensano che la composizione chimica dei PSR e del ghiaccio possa aiutare a comprendere come l’acqua sia effettivamente arrivata sulla Luna, ma anche sulla Terra e sui corpi rocciosi in generale. La domanda però è anche un’altra: come sia stato possibile che sul nostro pianeta si creasse l’atmosfera ideale alla vita, ma soprattutto quando è accaduto. Ciò che è certo è che sul nostro mondo ci sono stati una serie di processi geologici, mentre sulla Luna questo non è avvenuto. Il ghiaccio qui, si pensa, è rimasto intoccato dal suo arrivo.

Qualche teoria

Una delle ipotesi principali sull’arrivo dell’acqua sulla Luna è che si sia formata dopo l’impatto con una cometa o un asteroide. In questo caso, nel momento della formazione del Sistema Solare le molecole d’acqua ivi contenute sarebbero state vaporizzate e spazzate via dal vento solare: l’acqua si sarebbe congelata, e questi corpi ghiacciati si sarebbero depositati sui corpi celesti interni. La seconda teoria riguarda eruzioni vulcaniche formatesi sulla Luna nel corso della sua mezza era, che avrebbero formato una temporanea atmosfera lunare: questo avrebbe favorito la formazione di ghiaccio ai poli. Ultima teoria, il vento solare che avrebbe trasportato l’idrogeno sulla Luna. Questo si sarebbe mescolato all’ossigeno, creando il ghiaccio.

Ghiaccio di origine vulcanica?

Lo scorso febbraio è stata effettuata una nuova analisi sul pennacchio dopo l’impatto del razzo LCROSS. Le conclusioni sono state che, probabilmente, il ghiaccio nel cratere Cabeus è proprio di origine cometaria, a causa della quantità di azoto, zolfo e carbonio rinvenuti. Ma si precisa anche che non è detto che questo valga per tutto il ghiaccio presente sull’intero satellite. In tutti i casi, appare chiaro che la Luna non ha ancora terminato di svelare i suoi segreti.