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LRO: la Luna contiene più metalli di quanto si pensasse

03 luglio 2020
Ciò che è iniziata come una caccia al ghiaccio in agguato nei crateri lunari polari si è trasformata in una scoperta inaspettata che potrebbe aiutare a far luce sulla formazione della Luna: un sottosuolo molto più ricco di metalli come ferro e titanio. E più apprendiamo sulla nostra vicina di casa, più potremo studiare la Luna come un luogo dinamico ricco di utili risorse che un giorno potrebbero essere di supporto alla presenza umana.

I membri del team del Miniature Radio Frequency (Mini-RF) installato sulla sonda spaziale Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) della NASA hanno scoperto nuove prove che il sottosuolo della Luna potrebbe essere più ricco di metalli, come ferro e titanio, di quanto i ricercatori pensassero in precedenza. Tale scoperta, pubblicata il 1 ° luglio su Earth and Planetary Science Letters, potrebbe aiutare a tracciare una connessione più definita tra Terra e Luna.
"La missione LRO e il suo strumento radar continuano a sorprenderci con nuove intuizioni sulle origini e sulla complessità della nostra vicina di casa", ha affermato Wes Patterson, investigatore principale Mini-RF del Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) a Laurel, Maryland, e uno dei coautori dello studio.
Prove sostanziali indicano la Luna come il prodotto di una collisione tra un protopianeta delle dimensioni di Marte e la giovane Terra e dal successivo collasso gravitazionale della nuvola di detriti restante. Di conseguenza, la composizione chimica di massa della Luna ricorda da vicino quella della Terra.
Guardando in dettaglio la composizione chimica della Luna tuttavia, questa ipotesi inizia a presentare alcuni dubbi. Ad esempio, nelle luminose pianure della superficie lunare, chiamate altopiani lunari, le rocce contengono quantità minori di minerali contenenti metalli rispetto alla Terra. Questa scoperta potrebbe essere spiegata se la Terra si fosse completamente formata con nucleo, mantello e crosta prima di questo impatto, lasciando la Luna in gran parte povera di metalli. Ma osservando i mari della Luna - le grandi e più scure pianure - l'abbondanza di metallo qui diventa più ricca di quella di molte rocce presenti sulla Terra.
Questa discrepanza ha sconcertato gli scienziati portando numerose domande e ipotesi su quanto il protopianeta che ha avuto l'impatto possa aver contribuito.
E Il team del Mini-RF ha trovato uno schema curioso che potrebbe portare a una risposta.

Usando il Mini-RF, i ricercatori hanno tentato di misurare una proprietà elettrica all'interno del suolo lunare ammucchiato nei crateri nell'emisfero settentrionale della Luna. Questa proprietà elettrica è nota come costante dielettrica, un numero che confronta le capacità relative di un materiale e il vuoto dello spazio per trasmettere campi elettrici e che potrebbe aiutare a localizzare il ghiaccio presente tra le ombre del cratere. Il team, tuttavia, ha notato che questa proprietà aumenta con la dimensione del cratere.
Per i crateri larghi da 2 a 5 chilometri, la costante dielettrica del materiale aumentava costantemente man mano che i crateri crescevano, ma per i crateri da 5 a 20 chilometri di larghezza, la proprietà rimaneva costante.
"È stata una relazione sorprendente che non avevamo motivo di credere che esistesse", ha dichiarato Essam Heggy, coinvestigatore degli esperimenti Mini-RF dell'Università della California del Sud a Los Angeles e autore principale dell'articolo pubblicato.
La scoperta di questo modello ha aperto le porte a una nuova possibilità. Poiché le meteore che formano crateri più grandi scavano anche più in profondità nel sottosuolo lunare, il team ha pensato che la costante dielettrica crescente della polvere nei crateri più grandi potrebbe essere il risultato di meteore che hanno scavato ed estratto ferro e ossidi di titanio che si trovano sotto la superficie. Infatti le proprietà dielettriche sono direttamente collegate alla concentrazione di questi minerali metallici.
Se la loro ipotesi fosse vera, significherebbe che solo le prime centinaia di metri della superficie della Luna hanno scarsità di ferro e ossidi di titanio, ma sotto la superficie ce n'è una ricca e inaspettata presenza.
Confrontando le immagini radar del cratere da mini-RF con le mappe di ossido di metallo della telecamera grandangolare del LRO, della missione giapponese Kaguya e della sonda spaziale Lunar Prospector della NASA, il team ha trovato esattamente ciò che sospettava. I crateri più grandi, con il loro materiale dielettrico aumentato, erano anche più ricchi di metalli, il che suggerisce che erano stati estratti più ossidi di ferro e titanio dalle profondità da 0,3 a 2 km rispetto a 0,2 - 0,5 del sottosuolo lunare.

"Questo entusiasmante risultato di Mini-RF mostra che anche dopo 11 anni di attività sulla Luna stiamo ancora facendo nuove scoperte sulla sua storia", ha detto Noah Petro, scienziato del progetto LRO presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland. "I dati MINI-RF sono incredibilmente preziosi nell'indicarci le proprietà della superficie lunare, ma li usiamo anche per dedurre ciò che stava accadendo oltre 4,5 miliardi di anni fa!"
Questi risultati seguono le recenti prove della missione GRA (Gravity Recovery and Interior Laboratory) della NASA secondo cui esiste una massa significativa di materiale denso a poche decine o centinaia di chilometri sotto l'enorme bacino del Polo Sud-Aitken della Luna, indicando che i materiali densi non sono uniformemente distribuiti nel sottosuolo della Luna.
Il team sottolinea che il nuovo studio non può rispondere direttamente alle domande rimaste in sospeso sulla formazione della Luna, ma riduce l'incertezza nella distribuzione di ossidi di ferro e titanio nel sottosuolo lunare e fornisce prove critiche necessarie per comprendere meglio la formazione della Luna e la sua connessione con la Terra.
"Solleva davvero la questione di cosa significhi per le nostre precedenti ipotesi di formazione", ha detto Heggy.
Ansiosi di saperne di più, i ricercatori hanno iniziato a esaminare i contenuti dei crateri nell'emisfero meridionale della Luna per vedere se in quell'area vengano riscontrate le stesse caratteristiche.

fonti: NASA

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