Il mistero dell’acqua sulla Luna tra prove inequivocabili e zone d’ombra



Un mondo ricco d’acqua

La Luna è un mondo di temperature estreme, sia fredde che calde. Durante il giorno la temperatura nella zona dell’equatore lunare può arrivare a 121 °C, mentre di notte può precipitare a -133 °C. E in assenza di una spessa atmosfera protettiva, l’acqua evaporata dopo poco si disperde nello spazio.

Ma, per il piacere degli scienziati, sembra che deboli tracce di acqua rimangano sulla superficie illuminata dal sole. Gli strumenti di tre veicoli spaziali hanno confermato la scoperta, annunciata nel 2009, ma c’era un problema: l’analisi non era in grado di distinguere tra acqua e idrossile.

I ricercatori stavano cercando la firma dell’acqua sulla superficie lunare con la luce a infrarossi. Similmente alla luce visibile rifratta attraverso un prisma, “la luce a infrarossi ha la propria gamma di colori, anche se noi non li vediamo”, afferma Casey Honniball, ricercatrice post-doc presso il Goddard Space Flight Center della NASA e autrice principale dello studio sull’acqua molecolare. Queste prime analisi si concentravano su una parte dello spettro di infrarossi che corrisponde all’acqua e all’idrossile. Scegliendo un’altra sezione dello spettro, Honniball e i suoi colleghi sono riusciti a identificare solo l’H2O.

“Davvero non capisco come nessuno ci abbia pensato prima: è un’idea brillante” afferma Sunshine, che ha lavorato sui rilevamenti del 2009 dei segnali di acqua sulla Luna.

Per il nuovo studio, Honniball e i suoi colleghi hanno raccolto i dati di un volo spaziale del 2018 di SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) ovvero un telescopio a infrarossi montato su un jumbo jet. Un paio di mesi dopo, Honniball stava elaborando i dati comodamente adagiata sul divano, quando apparve il segnale dell’acqua. “Penso di aver urlato” afferma.

Sebbene presente, l’acqua è probabilmente scarsa: l’equivalente di 340 grammi per ogni metro cubo di suolo. Si parla di un’aridità cento volte superiore a quella del deserto del Sahara, specifica Honniball, pur avvertendo che è necessario ulteriore lavoro per verificare la concentrazione dell’acqua, dato che queste previsioni si basano su una sola osservazione, in un unico punto, durante il giorno lunare.

Tuttavia è una conferma che Sunshine attendeva da tempo. “È una grande soddisfazione” afferma “sono molto grata a chi ha svolto questo lavoro”.

Zone d’ombra

Il secondo studio si è concentrato sulle crepe della superficie lunare, che rimangono in ombra. Per molto tempo gli scienziati hanno sospettato che l’acqua potesse raccogliersi sotto forma di ghiaccio nei grandi crateri delle zone che rimangono permanentemente nascoste alla luce solare. La presenza di ghiaccio in quei punti fu confermata nell’ottobre 2009, dal veicolo spaziale LCROSS della NASA in una zona in ombra vicina al polo sud lunare che rilevò prove dell’esistenza del ghiaccio nel pennacchio dei detriti causato dall’impatto.

Da allora i ricercatori hanno mappato queste ampie regioni ghiacciate. Ma dopo aver osservato le immagini ad alta risoluzione della superficie della Luna del Lunar Reconnaissance Orbiter della NASA, il team del nuovo studio ha realizzato che le zone ombreggiate e ghiacciate potrebbero essere più comuni di quanto pensassimo, essendo presenti anche sotto forma di aree molto piccole. Ogni volta che ingrandivano l’immagine, ne vedevano sempre di più: “ci sono zone d’ombra su tutta la superficie” afferma Hayne.

Modellando le temperature e le ombre della Luna, il team ha rilevato che il ghiaccio potrebbe formarsi anche in aree piccolissime, delle dimensioni di una formica. Queste minuscole zone d’ombra possono essere della stessa temperatura di quelle più grandi, nota Hayne. L’atmosfera della Luna è così sottile che non compensa le temperature superficiali, quindi è possibile che accanto a una zona bollente ci sia un’area a centinaia di gradi sotto zero.

La nuova ricerca indica che l’area ricoperta da zone ghiacciate in ombra sia il 20% più ampia di quanto precedentemente stimato. Se tutte queste zone fossero ghiacciate, la quantità di ghiaccio corrispondente sarebbe di miliardi di chili di acqua, afferma Hayne. Ma quante di queste zone contengano effettivamente ghiaccio, è ancora una domanda aperta.

Una lenta rivoluzione

Insieme, i due studi potrebbero aiutare gli scienziati a comporre il puzzle del ciclo dell’acqua lunare. Sulla Luna l’acqua proviene da diverse fonti: una parte può arrivare da meteoriti che entrano in collisione con la superficie, ma una parte probabilmente si forma quando l’idrogeno del vento solare reagisce con l’ossigeno di superficie, formando l’idrossile. Il calore del sole o l’impatto di micrometeoriti possono determinare la collisione delle molecole di idrossile e la formazione di H2O, afferma Honniball.

Il calore di impattatori come i micrometeoriti potrebbe anche fondere parte della superficie rocciosa e far evaporare l’acqua vicina. Con la vetrificazione delle parti fuse, i vapori acquei potrebbero rimanere intrappolati, e potrebbero essere questi i segnali che Honniball e il suo team hanno rilevato.

Ma come e dove esattamente l’acqua si sposti sulla superficie rimane ignoto. I meteoriti potrebbero liberare una certa quantità di acqua dalla superficie, e poi anche il sole potrebbe influire sullo spostamento dell’acqua, dato che il segnale di acqua e idrossile si indebolisce con l’aumentare del calore, durante il giorno lunare, afferma Sunshine. “Quell’acqua va effettivamente persa, oppure si sposta in qualche zona in ombra?” si domanda. “Questi piccoli punti di freddo potrebbero aiutarci a capirlo”.

Gli scienziati hanno ancora molto da capire sull’acqua lunare, ma alcune delle risposte potrebbero non essere troppo lontane. Nel 2022 la NASA ha in programma di lanciare il Volatiles Investigating Polar Exploration Rover (VIPER) sul polo sud della Luna, alla ricerca di ghiaccio d’acqua. Altre informazioni potrebbero arrivare dal Lunar Compact Infrared Imaging System (L-CIRIS), per il quale è prevista una missione sempre nel 2022, afferma Hayne.

Gli scienziati hanno ipotizzato la presenza di acqua sulla Luna almeno dagli anni ‘60, ma nei prossimi anni dovremmo finalmente riuscire a scoprire dove si nasconde l’acqua lunare e se potremo usarla per aiutare i futuri esploratori.

TRACCE DI ACQUA SULLA LUNA

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