• 28 Novembre 2021 1:29

SCIENZA & DINTORNI

Divulgazione storica e scientifica – DIRETTORE Fabiana Leoncavallo

NASA: studio evidenzia l’importanza delle ombre di superficie lunare per l’acqua

Uno studio, svolto dalla NASA, evidenzia l’importanza delle ombre di superficie lunare per l’acqua. La Luna possiede molti crateri e rocce, che creano ombre a causa della superficie irregolare. Queste erano state già osservate nell’immagini riprese durante la missione Apollo 17, del 1972.

La presenza di ombre crea delle zone fredde, luogo in cui si possono formare degli accumuli d’acqua ghiacciata. Queste possono apparire anche sotto forma di brina durante il rigido giorno lunare. Lo studio, intitolato “Implications of surface roughness in models of water desorption on the Moon”, è stato pubblicato su Royal Astronomical Society, il 2 agosto

I ricercatori ritengono che il ghiaccio d’acqua, possa essere localizzato ai poli della Luna, all’interno di crateri permanentemente in ombra. Questi sono luoghi che non ricevono mai la luce solare. Le osservazioni effettuate mostrano che il ghiaccio d’acqua è situato su gran parte della superficie della Luna anche durante il giorno.

Il ghiaccio d’acqua sulla Luna

Queste osservazioni hanno però creato dei dubbi. Infatti, i modelli computerizzati, effettuati precedentemente, suggerivano che qualsiasi forma di ghiaccio d’acqua, che si viene a formare durante la notte lunare, dovrebbe sciogliersi rapidamente quando i raggi del Sole lo colpiscono.

Björn Davidsson, scienziato del Jet Propulsion Laboratory, della NASA, ha affermato che: “I velivoli spaziali, più di dieci anni fa, hanno rilevato la possibile presenza di acqua sulla superficie diurna della Luna. Ciò è stato confermato dallo Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy, il SOFIA, della NASA nel 2020”.

Björn Davidsson, continua affermando che: “Queste osservazioni erano, inizialmente controintuitive. L’acqua non dovrebbe sopravvivere in quell’ambiente ostile. Tutto ciò sfida la nostra comprensione della superficie lunare e solleva molti interrogativi intriganti su come i volatili, come il ghiaccio d’acqua, possano sopravvivere sui corpi senz’aria”.

Björn Davidsson, in un nuova ricerca, insieme alla coautrice Sona Hosseini, ricercatrice e scienziata degli strumenti presso il JPL, hanno ipotizzato che le ombre create dalla irregolarità della superficie lunare, forniscano un rifugio per il ghiaccio d’acqua. Questo consente la formazione del ghiaccio superficiale in un luogo distante dai poli lunari.

I ricercatori hanno anche spiegato che l’esosfera della Luna, ossia i tenui gas che agiscono come una sottile atmosfera, possa avere un ruolo molto importante in questa situazione.

L’immagine, mostra in dettaglio, in quale modo le ombre consentono al ghiaccio d’acqua di sopravvivere sulla superficie lunare illuminata dal Sole. Il gelo esposto viene rilevato dalla navicella spaziale nel momento in cui le ombre si spostano

Trappole d’acqua e tasche antigelo

I modelli computerizzati semplificano molto la superficie lunare, rendendola piatta e priva di caratteristiche. La superficie lontana dai poli, di conseguenza, viene considerata come una zona che si riscalda in maniera uniforme durante il giorno lunare. Questa condizione impedirebbe al ghiaccio d’acqua di rimanere a lungo sulla superficie illuminata dal Sole.

In quale modo è possibile rilevare l’acqua sulla Luna al di là delle regioni permanentemente in ombra? Una possibile spiegazione legata al rilevamento è che molecole d’acqua possono rimanere intrappolate all’interno della roccia, o dall’impatto creato dall’incredibile calore e dalla pressione dei meteoriti. 

L’acqua, fusa all’interno di questi materiali, secondo l’ipotesi, può riuscire a rimanere in superficie nonostante venga riscaldata dal Sole. Questa condizione potrebbe aver creato il segnale che è stato rilevato da SOFIA.

L’ipotesi però presenta un problema. Le osservazioni della superficie lunare mostrano che la quantità di acqua diminuisce prima di mezzogiorno, ossia quando la luce solare è al suo apice, per poi aumentare ulteriormente durante il pomeriggio.

Questo indica che l’acqua potrebbe spostarsi da una zona all’altra durante il giorno lunare. Questa condizione sarebbe impossibile nel caso in cui fossero intrappolati all’interno della roccia lunare o nella zona da impatto.

La ricerca

Davidsson e Hosseini, hanno rianalizzato i modelli computerizzati tenendo conto dell’irregolarità della superficie lunare, decisamente evidente nelle immagini raccolte dalle missioni Apollo dal 1969 al 1972. Queste, infatti, mostrano una superficie lunare disseminata di massi e crateri, che creano molte zone d’ombra anche verso mezzogiorno. 

I ricercatori, considerando questa condizione nei loro modelli, sono riusciti a spiegare come fosse possibile la formazione del gelo nelle piccole zone d’ombra. Inoltre, spiegano per quale motivo la distribuzione dell’acqua riesce a cambiare durante il giorno.

Le aree estremamente fredde e ombreggiate, vista la mancanza di un’atmosfera densa per distribuire il calore intorno alla superficie, luogo in cui le temperature possono precipitare fino a circa meno 350 gradi Fahrenheit (meno 210 gradi Celsius), possono essere situate vicino alle aree calde esposte al Sole, zona in cui le temperature possono raggiungere i 240 Fahrenheit (120 gradi Celsius).

Il gelo superficiale, durante il giorno lunare, può accumularsi in queste aree fredde e ombreggiate. Queste vengono lentamente esposte alla luce solare e portate verso l’esosfera lunare. Le molecole d’acqua tendono successivamente a ricongelare sulla superficie, riaccumulandosi, sotto forma di brina, in altri luoghi freddi e ombreggiati.

Davidsson, ha affermato che: “Il gelo si sposta molto di più dell’acqua intrappolata. Pertanto, questo modello fornisce un nuovo meccanismo, che spiega in quale modo l’acqua si muove sulla superficie lunare e sotto la sottile atmosfera lunare”.

Un’ipotesi valutata, nell’immagine a sinistra, era che le molecole d’acqua fossero intrappolate all’interno del materiale lunare. La nuova ricerca, invece, ipotizza che le molecole d’acqua, immagine a destra, rimangono sotto forma di ghiaccio sulla superficie custodite dalle ombre fredde. Queste si spostano in altri luoghi freddi attraverso la sottile esosfera

Osservando da vicino

Questo non è il primo studio che tiene conto dell’irregolarità della superficie lunare nel calcolo delle temperature. Nonostante ciò, la ricerca precedente non ha tenuto conto in quale modo le ombre avrebbero influenzato la capacità delle molecole d’acqua di rimanere sulla superficie durante il giorno sotto forma di gelo. 

La nuova ricerca è fondamentale perché agevola la comprensione dell’acqua lunare, e in quale modo viene rilasciata e rimossa dall’esosfera lunare.

Hosseini, a tal proposito ha spiegato che: “Riuscire a comprendere l’acqua come risorsa è essenziale per la NASA e gli sforzi commerciali per la futura esplorazione lunare umana. Se l’acqua è disponibile sotto forma di brina nelle regioni illuminate dal Sole della Luna, i futuri esploratori potrebbero usarla come risorsa per il carburante e l’acqua potabile”.

I ricercatori vogliono prima comprendere in quale modo l’esosfera e la superficie interagiscono tra di loro e quale ruolo gioca nel ciclo. Hosseini, per poter testare la teoria, sta guidando un team per poter sviluppare dei sensori ultraminiaturizzati, per misurare i deboli segnali del ghiaccio d’acqua. 

Lo spettrometro miniaturizzato lunare Heterodyne

Lo spettrometro miniaturizzato lunare Heterodyne OH (HOLMS) è attualmente in fase di sviluppo. Questo verrà utilizzato su piccoli lander stazionari o dei rover autonomi, come il robot esploratore a scomparsa di JPL, A-PUFFER, ad esempio.

Questo strumento potrà essere inviato sulla Luna, per poter effettuare delle misurazioni dirette dell’idrossile, una molecola che contiene un atomo di idrogeno e un atomo di ossigeno.

L‘idrossile, un parente molecolare dell’acqua, potrebbe essere utilizzato come indicatore della quantità d’acqua presente nell’esosfera. Sia l’acqua che l’idrossile, potrebbero essersi formati dagli impatti di meteoriti e dalle particelle del vento solare, che colpiscono la superficie lunare.

Per questo motivo riuscire a misurare la presenza di queste molecole nell’esosfera lunare, può rivelare qual è la quantità di acqua che viene creata. Inoltre, può mostrare anche in quale modo si sposta da un luogo all’altro. Occorrerà tempo per poter effettuare le misurazioni.  

Hossein, conclude affermando che: “L’attuale esplorazione lunare, da parte di diverse nazioni e compagnie private, indica dei significativi cambiamenti artificiali nell’ambiente lunare nel prossimo futuro. Se questa tendenza dovesse continuare, perderemo l’opportunità di comprendere l’ambiente lunare naturale, in particolare l’acqua che scorre attraverso l’esosfera incontaminata della Luna. Di conseguenza, lo sviluppo avanzato di strumenti ultracompatti e ad alta sensibilità è di fondamentale importanza ed urgenza”.

I ricercatori sottolineano che questa nuova ricerca potrebbe agevolare la comprensione del ruolo che le ombre hanno nell’accumulo di acqua ghiacciata e delle molecole di gas oltre la Luna, come ad esempio su Marte o persino sulle particelle negli anelli di Saturno.

FONTE:

https://www.nasa.gov/feature/jpl/nasa-study-highlights-importance-of-surface-shadows-in-moon-water-puzzle

Fabiana Leoncavallo

Laureata in architettura, mi ritengo una persona piuttosto poliedrica. Grande appassionata di scienze, astronomia, storia, letteratura, cinema e serie tv, tutti argomenti che amo descrivere nei miei articoli, che si basano su ricerche valide. Inoltre, amo molto effettuare studi sulla natura, sugli animali, sui cambiamenti climatici, sulla salute e l'alimentazione.

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