La Luna, spesso considerata un semplice satellite privo di vita, nasconde in realtà molte sorprese. Non solo possiede riserve di ghiaccio d’acqua intrappolate sulla sua superficie, ma presenta anche caverne che potrebbero un giorno ospitare astronauti e un’atmosfera estremamente sottile conosciuta come esosfera. Questa fragile atmosfera, che si estende dalla superficie lunare fino a circa 100 chilometri nello spazio, è principalmente il risultato dell’impatto di piccoli micrometeoriti che colpiscono la superficie, vaporizzando atomi e sollevandoli nel vuoto. Questo è quanto emerge da un nuovo studio pubblicato su Science Advances.
La Composizione dell’Esosfera Lunare
Elementi e Densità
L’esosfera della Luna è composta da elementi come argon, elio, ossigeno e potassio. Nonostante la sua densità sia estremamente bassa, con solo 100 molecole per centimetro cubo, è abbastanza consistente da brillare alla luce del sole, come osservato da alcune missioni spaziali e persino da alcuni astronauti delle missioni Apollo. La sua origine è stata a lungo incerta, fin dalla sua scoperta negli anni ’70. Gli scienziati hanno ipotizzato che potesse essere causata da micrometeoriti o dal vento solare che colpisce la superficie lunare, trasferendo energia alle particelle e proiettandole verso l’alto in un processo noto come sputtering.
Il Ruolo dei Micrometeoriti
Nicole Nie, cosmochemica presso il Massachusetts Institute of Technology, e i suoi colleghi ritengono di aver risolto questo enigma. Secondo Nie, “gli impatti dei meteoriti sono la causa di oltre il 70% degli atomi rilasciati nell’aria”, mentre il contributo dello sputtering del vento solare è inferiore al 30%. I micrometeoriti sono minuscoli frammenti di polvere, che vanno da molecole a millimetri di grandezza, che fluttuano nello spazio. Il loro impatto sulla Luna è costante, così come l’effetto dello sputtering del vento solare. Entrambi i processi riforniscono gli atomi nell’esosfera, che rimangono lì per giorni o settimane prima di ricadere sulla superficie lunare o di perdersi nello spazio.
Prove e Scoperte Recenti
Osservazioni della NASA
Le prove di questi due processi sono state rilevate dalla sonda Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE) della NASA nel 2013. I dati hanno mostrato che il sodio e il potassio nell’atmosfera lunare aumentavano durante le piogge meteoriche e diminuivano quando la Luna era schermata dal vento solare all’interno del campo magnetico terrestre. Questi elementi sono collegati a entrambi i processi, indicando che sia i micrometeoriti che il vento solare contribuiscono all’esosfera lunare. “La domanda era: quale dei due era il contributore principale?” ha detto Nie.
Analisi dei Campioni Lunari
Per scoprirlo, Nie e i suoi colleghi hanno esaminato le rocce riportate dalle missioni Apollo degli anni ’60 e ’70. Il gruppo ha misurato i rapporti tra isotopi leggeri e pesanti di potassio e rubidio. “Questi isotopi sono molto sensibili all’impatto meteoritico e allo sputtering del vento solare”, ha spiegato Nie. Entrambi i processi porterebbero all’espulsione di alcuni isotopi più leggeri nello spazio, mentre quelli più pesanti ricadrebbero sulla superficie, per essere rilevati successivamente nei campioni Apollo. Tuttavia, il rapporto esatto tra isotopi pesanti e leggeri nel suolo lunare ha permesso a Nie e al suo team di determinare quale processo fosse più dominante.
Implicazioni e Futuri Studi
Strumenti Moderni e Nuove Scoperte
Questo tipo di analisi non era possibile fino a decenni dopo la raccolta dei campioni. “Oggi abbiamo spettrometri di massa molto migliori”, strumenti che possono analizzare la composizione dei campioni di roccia, ha detto Nie. Justin Hu, scienziato planetario presso l’Università di Cambridge nel Regno Unito, che non ha partecipato allo studio, ha affermato che il lavoro ha coinvolto un “design sperimentale molto accurato” che ha compreso bene i processi naturali che avvengono sulla Luna. Il risultato offre un’interpretazione convincente, ha detto.
Esosfere in Altri Corpi Celesti
Altri corpi nel sistema solare, tra cui Mercurio e la luna di Marte, Phobos, possiedono esosfere sottili che potrebbero essere collegate agli impatti e allo sputtering del vento solare. “Dovremmo considerare la perdita di elementi che potrebbe verificarsi su molti altri pianeti, lune e asteroidi”, ha detto Hu. “Potrebbe influenzare la loro composizione e essere utilizzata per tracciare la loro storia di formazione.” Nie ha detto che spera già di ripetere l’esperimento con campioni che saranno riportati da Phobos nel 2031 da una sonda robotica giapponese chiamata Martian Moons Exploration (MMX). “Misurerò il potassio”, ha detto, anche se il rubidio non sarà misurabile a causa della piccola quantità di campione raccolto, forse solo 10 grammi in totale rispetto ai quasi 400 chilogrammi di rocce lunari riportate dalle missioni Apollo.
