I crateri polari della Luna sono diventati di grande interesse dopo le recenti scoperte di ghiaccio d'acqua al loro interno. L'orientamento della Luna rispetto al Sole mantiene il fondo di questi crateri polari in ombra perenne, consentendo temperature fino a -400 gradi Fahrenheit, vale a dire freddo sufficiente per mantenere materiale volatile come l'acqua per miliardi di anni.
"Tuttavia, la nostra ricerca suggerisce che, oltre al freddo, i robot esploratori che saranno inviati potrebbero aver a fare i conti anche con un ambiente complesso ricco di scariche elettrostatiche, a cui le polvere si aggrappano" ha detto William Farrell della NASA Goddard Space Flight Center di Greenbelt. Farrell ha pubblicato questo studio sul l Journal of Geophysical Research del 24 marzo.
La ricerca fa parte del progetto Lunar Science Institute's Dynamic Response of the Environment at the moon (DREAM).
"Questo importante lavoro dal dottor Farrell e della sua squadra è un'ulteriore prova che la nostra visione della Luna è cambiata radicalmente negli ultimi anni", ha detto Gregory Schmidt, vice direttore del NASA Lunar Science Institute della NASA's Ames Research Center. "E 'un ambiente dinamico e affascinante che stiamo solo cominciando a capire."
L'afflusso di vento solare nei crateri può erodere la superficie, interessando le molecole di acqua recentemente scoperte. Le scariche statiche potrebbe mettere fuori uso le nostre sensibili attrezzature, mentre la polvere lunare appiccicosa e molto abrasiva, potrebbe logorare le tute spaziali ed essere pericolosa se giungesse all'interno dei veicoli spaziali e fosse inalata per lunghi periodi dagli astronauti.
Il vento solare è un gas sottile composto da atomi elettricamente carichi, elettroni caricati negativamente e ioni con carica positiva, che soffiano costantemente dalla superficie del Sole nello spazio. Poichè la Luna è solo leggermente inclinato rispetto al Sole, il vento solare scorre quasi orizzontalmente sulla sua superficie dei poli e lungo la regione dove vi è la transizione giorno/notte, chiamata "terminatore".
I ricercatori hanno creato delle simulazioni al computer per scoprire cosa succederebbe quando il vento solare fluisce oltre i bordi dei crateri polari. Hanno scoperto che in qualche modo, il vento solare si comporta come il vento sulla Terra, che scorre nelle valli profonde polari e nei pavimenti dei crateri. A differenza del vento terrestre, la composizione elettrone-ione del vento solare può creare una insolita carica elettrica sul lato della montagna o della parete del cratere, cioè sulla parte interna del cerchio direttamente sotto il flusso del vento solare.
Poiché gli elettroni sono più di 1000 volte più leggeri degli ioni, gli elettroni più leggeri del vento solare irrompono in un cratere lunare, o in una valle prima degli ioni pesanti, creando una regione carica negativamente all'interno del cratere. Successivamente giungono anche gli ioni, ma a concentrazioni costantemente inferiori a quelle degli elettroni. Questo squilibrio nel cratere consente alle pareti interne e al pavimento di acquisire una carica elettrica negativa. I calcoli mostrano che la separazione l'elettrone/ione è più estrema sul bordo sottovento di un cratere, lungo la parete interna del cratere e nel fondo del cratere più vicino al flusso del vento solare. Lungo il bordo interno, gli ioni pesanti hanno più difficoltà a raggiungere la superficie.
"Gli elettroni costruiscono una nube di elettroni su questo bordo sottovento della parete del cratere e del pavimento, che può creare una carica negativa insolitamente grande di poche centinaia di volt rispetto al vento solare che scorre denso sopra", spiega Farrell.
La carica negativa su questo bordo sottovento non resiste per un tempo indeterminato. Alla fine, l'attrazione tra la regione di carica negativa e gli ioni positivi nel vento solare provocano qualche altra corrente elettrica al flusso insolito. Il team ritiene che una possibile fonte di questo corso, potrebbe caricare negativamente la polvere che viene respinta dalla superficie con carica negativa, levitando e scorrendo via da questa grande regione carica. "Gli astronauti dell'Apollo in orbita intorno al Command Module videro i raggi deboli sull'orizzonte lunare durante l'alba che avrebbe potuto essere luce diffusa dalle polveri elettricamente cariche", ha dichiarato Farrell. "Inoltre, la missione Apollo 17 atterrò in un sito simile ad un ambiente craterico, la valle Taurus-Littrow. Ejecta e il Lunar Meteorite Experiment lasciato dagli astronauti dell'Apollo17 rilevarono degli impatti di polvere ai valichi di terminazione, dove il vento solare scorre quasi orizzontalmente, come nei crateri polari ".
I prossimi obiettivi per la squadra includono modelli al computer più complessi. "Vogliamo sviluppare un modello completamente tridimensionale per esaminare gli effetti dell'espansione del vento solare intorno ai bordi di una montagna. Stiamo esaminando adesso l'espansione verticale, ma vogliamo sapere anche ciò che accade in quella orizzontale," ha dichiarato Farrell. Già nel 2012, la NASA lancerà il Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE), in orbita attorno alla Luna che potrebbe cercare i flussi di polvere previsti dalla ricerca del team.
A cura di Arthur McPaul
Fonte: Science Daily
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