Usando i dati dello strumento Luna Mineralogy Mapper della NASA, i ricercatori hanno identificato tre firme specifiche che dimostrano definitivamente che c’è acqua ghiacciata sulla superficie della Luna.

Nello studio “Direct evidence of surface exposed water ice in the lunar polar regions” pubblicato il 20 Agosto 2018 sul journal PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences ) da un team di scienziati, guidati da Shuai Li dell’Università delle Hawaii e dalla Brown University e incluso Richard Elphic del Centro di ricerca Ames della NASA nella Silicon Valley della California, viene descritto come attraverso l’utilizzato dei dati dello strumento Moon Mineralogy Mapper (M3) della NASA, i ricercatori siano stati capaci di identificare tre firme specifiche che dimostrano definitivamente che c’è ghiaccio d’acqua sulla superficie della Luna.

Moon Mineralogy Mapper (M3)

M3, a bordo della sonda spaziale Chandrayaan-1, lanciata nel 2008 dall’Indian Space Research Organization (la prima missione spaziale Indiana sulla Luna), era equipaggiata in modo univoco per confermare la presenza di ghiaccio solido sulla Luna.

Chandrayaan-1 ha operato per 312 giorni in contrapposizione ai due anni previsti, ma la missione ha raggiunto molti dei suoi obiettivi pianificati.

La M3 fornì la prima mappa mineralogica della superficie lunare (oltre il 95% della superficie lunare nella sua modalità globale a bassa risoluzione, ma solo una piccola frazione nella modalità Target ad alta risoluzione),  e nel 2009 ha fatto una delle sue più grandi scoperte quando ha trovato molecole d’acqua nelle regioni polari della luna.

Queste osservazioni hanno indirettamente trovato possibili segni di ghiaccio superficiale sul polo sud lunare, ma questi potrebbero essere stati spiegati da altri fenomeni, come il suolo lunare insolitamente riflettente.

Dopo aver sofferto di diversi problemi tecnici, tra cui il guasto dei sensori stellari e la scarsa schermatura termica, Chandrayaan-1 smise di inviare segnali radio all’1: 30 del mattino del 29 agosto 2009.

La scoperta

I ricercatori usando i dati dello strumento Luna Mineralogy Mapper della NASA hanno non solo rilevato le proprietà riflettenti che ci si aspetta dal ghiaccio, ma sono stati in grado di misurare direttamente il modo distintivo in cui le molecole assorbono la luce infrarossa, in modo da poter distinguere l’acqua liquida, il vapore e il ghiaccio solido.

I loro risultati sono stati ulteriormente validati utilizzando altri insiemi di dati, come i dati acquisiti dal Lunar Orbiter Laser Altimeter (LOLA), il progetto Lyman-Alpha Mapping (LAMP), e lo strumento Diviner Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) a bordo  della missione americana.

La distribuzione dei pixel portatori di acqua ghiacciata (punti verdi e ciano) si sovrappone alla temperatura massima annuale di Diviner per le regioni polari nord (e) a nord (e). I risultati di rilevamento del ghiaccio sono ulteriormente filtrati dalla temperatura massima (<110 K), dall’albedo di LOLA (> 0,35) (12) e dal rapporto LAMP spento e su banda (> 1,2, applicabile solo nel sud) (13). Ogni punto rappresenta un pixel M (3), ~280 m × 280 m.

Ghiaccio d’acqua ritrovato nei poli

La maggior parte del ghiaccio d’acqua ritrovato giace nell’ombra dei crateri vicino ai poli, dove le temperature più calde non arrivano mai sopra i -157 ° C. A causa dell’inclinazione molto piccola dell’asse di rotazione della Luna, la luce solare non raggiunge mai queste regioni.

Ha affermato l’autore principale Shuai Li, ricercatore post-dottorato presso il Istituto Hawai’i di geofisica e planetologia (HIGP) in SOEST: “Abbiamo scoperto che la distribuzione del ghiaccio sulla superficie lunare è molto frammentaria, che è molto diversa da altri corpi planetari come Mercurio e Cerere (l’asteroide più massiccio della fascia principale del sistema solare, è l’unico asteroide del sistema solare interno considerato un pianeta nano, alla stregua di Plutone) dove il ghiaccio è relativamente puro e abbondante. Le caratteristiche spettrali del nostro ghiaccio rilevato suggeriscono che esse sono state formate dalla lenta condensazione da una fase di vapore a causa dell’impatto o della migrazione dell’acqua dallo spazio.”

Ha aggiunto Li : “Questa è stata una scoperta davvero sorprendente. Mentre ero interessato a vedere cosa riuscivo a trovare nei dati M 3 dai PSR, non avevo alcuna speranza di vedere le caratteristiche del ghiaccio quando ho iniziato questo progetto. Ero sbalordito quando mi sono avvicinato e ho trovato caratteristiche spettrali così significative nelle misurazioni.  Dato che la Luna è il nostro vicino, comprendere i processi che hanno portato alla formazione di ghiaccio d’acqua sulla Luna fornisce indizi per capire l’origine dell’acqua sulla Terra e in tutto il sistema solare. Una missione futura della Luna è necessaria per esaminare l’intero PSR lunare per tracciare tutti i ghiacci e capire i processi che hanno portato all’acqua sulla Luna. Questo lavoro fornisce una tabella di marcia per l’esplorazione futura della Luna, in particolare il potenziale del ghiaccio d’acqua come risorsa. ”

Questa immagine mostra la distribuzione del ghiaccio superficiale sul polo sud della luna (a sinistra) e sul polo nord (a destra), rilevato dallo strumento Luna Mineralogy Mapper della NASA. Il blu rappresenta le posizioni del ghiaccio, tracciate sopra un’immagine della superficie lunare, dove la scala di grigi corrisponde alla temperatura della superficie (più scura rappresenta le aree più fredde e le tonalità più chiare indicano le zone più calde). Il ghiaccio è concentrato nei luoghi più bui e freddi, nell’ombra dei crateri. Questa è la prima volta che gli scienziati hanno direttamente osservato prove definitive di acqua ghiacciata sulla superficie della Luna. Credito immagine: NASA.

Conclusioni

Con abbastanza ghiaccio in superficie ( nei primi pochi millimetri) l’acqua sarebbe probabilmente accessibile come una risorsa per le spedizioni future e persino potrebbe permettere di rimanere sulla Luna.

Imparare di più su questo ghiaccio, come è arrivato e su come interagisce con il più ampio ambiente lunare sarà un obiettivo chiave per la prossima missione per la NASA e i partner commerciali, che si stanno impegnando a tornare ed esplorare il nostro vicino più prossimo, la Luna. 

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