Il ghiaccio d'acqua recentemente scoperto sul fondo di un cratere vicino al Polo Sud della Luna è accompagnato da elementi metallici come il mercurio, il magnesio, il calcio e anche tracce d'argento. Ora è possibile aggiungere alla miscela anche il sodio, secondo il dottor Rosemary Killen del NASA Goddard Space Flight Center.
Le recenti scoperte di significativi depositi di acqua sulla Luna sono state a dir poco sorprendenti vista la sua travagliata storia geologica. Intensi bombardamenti da parte di asteroidi nella prima fase della sua vita e a causa della sua debole gravità e della potente radiazione solare, è stata privata quasi del tutto della sua atmosfera.
Questo ha reso la superficie lunare arida e secca.
Tuttavia, a causa dell'orientamento della Luna rispetto al Sole, gli scienziati hanno teorizzato che i profondi crateri dei poli sarebbero perennemente in ombra e quindi estremamente freddi, tanto da trattenere sostanze volatili come l'acqua proveniente da impatti cometari o da reazioni chimiche con l'idrogeno, uno dei principali componenti del vento solare.
Il 9 ottobre del 2009 l'impatto del NASA Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS) nella regione permanentemente in ombra del cratere Cabeus ha confermato che un numero sorprendentemente alto di ghiaccio d'acqua è presente assieme a piccole quantità di molti altri elementi, compresi quelli metallici.
LCROSS venne lanciato il 18 giugno 2009 come missione compagna del NASA Lunar Reconnaissance Orbiter, o LRO, dal NASA Kennedy Space Center in Florida. Dopo la separazione da LRO, la sonda LCROSS è entrata in una serie di orbite attorno alla Terra.
Dopo aver percorso per circa 113 giorni quasi 5.600 mila miglia (9 milioni di km), il missile Centaur e LCROSS si sono separati per l'impatto sulla Luna e mentre raggiungeva il suolo deflagrando, LCROSS e la sonda LRO osservavano con i loro strumenti di bordo. Sono stati raccolti circa quattro minuti di dati da LCROSS prima dell'impatto con la superficie lunare.
Killen e il suo team hanno osservato l'impatto di LCROSS con il Solar Telescope presso il McMath-Pierce National Solar Observatory presso Tucson, in Arizona.
Essi sono stati l'unica squadra in grado di vedere i risultati degli impatti da terra.
Gli impatti hanno vaporizzato il materiale dal fondo del cratere Cabeus, compresa l'acqua e il sodio. Dopo che il pennacchio di vapore è aumentato fino a circa 800 metri (circa 2.600 metri), abbastanza alto per cancellare l'ombra dal bordo del cratere, la luce del Sole ha stimolato gli atomi di sodio, causando loro l'emissione di un bagliore giallo-arancione. Uno spettrometro ad alta risoluzione, Echelle, collegato al telescopio ha rilevato quest'unico bagliore. Lo strumento separa la luce nei suoi colori e premette individuare i materiali dai colori emessi quando vengono eccitati dalle radiazioni o da altri eventi nello spazio.
Lo spettrometro osserva il cielo attraverso una stretta fessura per separare i colori, ma il team ha dovuto poi ipotizzare la forma e la temperatura del pennacchio e ha stimato la quantità totale di sodio liberata dall'impatto. Utilizzando un modello al computer e altri dati degli strumenti su LCROSS e su LRO, il team ha calcolato che sono stati rilasciati da uno a due chilogrammi (circa 2,2-4,4 libbre) di sodio.
"Questo è l'1-2 per cento della quantità di acqua rilasciata dagli impatti", ha detto Killen. "I nostri oceani hanno una quantità di sodio paragonabile al rapporto dell'acqua, Circa l'uno per cento" (La quantità di sodio derivato dalle osservazioni dipende dalla temperatura assunta del vapore).
La presenza di queste quantità elevate di sodio solleva la questione se possa essere giunto sulla superficie lunare da impatti cometari e successivamente intrappolato nelle regioni permanentemente in ombra, dove sarebbe stato quindi congelato.
Il vento solare trasporta piccole quantità di sodio, che potrebbero essere diventate parte integrante della superficie lunare e potrebbero essere state liberate dalle rocce lunari, che possiedono circa lo 0,4 per cento di sodio. Il sodio può anche essere stato liberato dalle rocce lunari da impatti di meteoroidi. (Gli impatti LCROSS non hanno abbastanza energia per vaporizzare la roccia, quindi è improbabile che il pennacchio di vapore di sodio si semplicemente venuto dalle rocce nel sito di impatto, secondo Killen).
"Il due per cento di sodio all'acqua è coerente con la quantità di sodio nelle comete, così forse la maggior parte del sodio e dell'acqua proveniente dagli impatti cometari", ha detto Killen. Pur essendo solo un 'ipotesi, è possibile che provenga da una fonte diversa o addirittura da una varietà di fonti, tra cui i composti volatili lunari intrappolati nel freddo dai processi chimici con l'interazione del vento solare con la superficie. "La miglior prova per una origine cometaria potrebbe giungere solo da un'analisi degli isotopi di idrogeno dell'acqua lunare, conclude Killen.
Gli isotopi sono versioni di un elemento con pesi diversi, o masse. Ad esempio, un atomo di deuterio è una versione più pesante di un atomo di idrogeno comune, perché ha una particella extra, un neutrone, nel suo nucleo centrale. Il deuterio può essere sostituito con l'idrogeno in una molecola d'acqua, ma è molto meno comune e la sua concentrazione varia nel Sistema Solare. Se il deuterio è nello stesso rapporto con l'idrogeno presente nel ghiaccio delle comete, è possibile l'acqua provenga da impatti cometari.
Dal momento che le comete sono come "palle di neve sporca", vorrebbe dire che gran parte del sodio e di altri composti volatili provengono proprio dalle comete.
Il team prevede di far luce sull'origine delle acque lunari e degli altri composti volatili utilizzando i dati della prossima missione Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE) che dovrebbe essere lanciata nel maggio 2013.
La missione entrerà in orbita lunare per osservare la sua tenue atmosfera (tecnicamente chiamata esosfera, perché è così sottile, che gli atomi di rado si scontrano con l'altra sopra la superficie).
La ricerca è stata finanziata dalla NASA Dynamic Response dell'Ambiente Al (sogno) del progetto Moon.
Il telescopio McMath-Pierce è gestito dal National Solar Observatory, che è finanziato dalla National Science Foundation e gestito dalla Associazione delle Università per la Ricerca in Astronomia. Il rapporto scientifico su questa ricerca è stato pubblicato sul Geophysical Research Letters nel dicembre 2010.
Questo ha reso la superficie lunare arida e secca.
Tuttavia, a causa dell'orientamento della Luna rispetto al Sole, gli scienziati hanno teorizzato che i profondi crateri dei poli sarebbero perennemente in ombra e quindi estremamente freddi, tanto da trattenere sostanze volatili come l'acqua proveniente da impatti cometari o da reazioni chimiche con l'idrogeno, uno dei principali componenti del vento solare.
Il 9 ottobre del 2009 l'impatto del NASA Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS) nella regione permanentemente in ombra del cratere Cabeus ha confermato che un numero sorprendentemente alto di ghiaccio d'acqua è presente assieme a piccole quantità di molti altri elementi, compresi quelli metallici.
LCROSS venne lanciato il 18 giugno 2009 come missione compagna del NASA Lunar Reconnaissance Orbiter, o LRO, dal NASA Kennedy Space Center in Florida. Dopo la separazione da LRO, la sonda LCROSS è entrata in una serie di orbite attorno alla Terra.
Dopo aver percorso per circa 113 giorni quasi 5.600 mila miglia (9 milioni di km), il missile Centaur e LCROSS si sono separati per l'impatto sulla Luna e mentre raggiungeva il suolo deflagrando, LCROSS e la sonda LRO osservavano con i loro strumenti di bordo. Sono stati raccolti circa quattro minuti di dati da LCROSS prima dell'impatto con la superficie lunare.
Killen e il suo team hanno osservato l'impatto di LCROSS con il Solar Telescope presso il McMath-Pierce National Solar Observatory presso Tucson, in Arizona.
Essi sono stati l'unica squadra in grado di vedere i risultati degli impatti da terra.
Gli impatti hanno vaporizzato il materiale dal fondo del cratere Cabeus, compresa l'acqua e il sodio. Dopo che il pennacchio di vapore è aumentato fino a circa 800 metri (circa 2.600 metri), abbastanza alto per cancellare l'ombra dal bordo del cratere, la luce del Sole ha stimolato gli atomi di sodio, causando loro l'emissione di un bagliore giallo-arancione. Uno spettrometro ad alta risoluzione, Echelle, collegato al telescopio ha rilevato quest'unico bagliore. Lo strumento separa la luce nei suoi colori e premette individuare i materiali dai colori emessi quando vengono eccitati dalle radiazioni o da altri eventi nello spazio.
Lo spettrometro osserva il cielo attraverso una stretta fessura per separare i colori, ma il team ha dovuto poi ipotizzare la forma e la temperatura del pennacchio e ha stimato la quantità totale di sodio liberata dall'impatto. Utilizzando un modello al computer e altri dati degli strumenti su LCROSS e su LRO, il team ha calcolato che sono stati rilasciati da uno a due chilogrammi (circa 2,2-4,4 libbre) di sodio.
"Questo è l'1-2 per cento della quantità di acqua rilasciata dagli impatti", ha detto Killen. "I nostri oceani hanno una quantità di sodio paragonabile al rapporto dell'acqua, Circa l'uno per cento" (La quantità di sodio derivato dalle osservazioni dipende dalla temperatura assunta del vapore).
La presenza di queste quantità elevate di sodio solleva la questione se possa essere giunto sulla superficie lunare da impatti cometari e successivamente intrappolato nelle regioni permanentemente in ombra, dove sarebbe stato quindi congelato.
Il vento solare trasporta piccole quantità di sodio, che potrebbero essere diventate parte integrante della superficie lunare e potrebbero essere state liberate dalle rocce lunari, che possiedono circa lo 0,4 per cento di sodio. Il sodio può anche essere stato liberato dalle rocce lunari da impatti di meteoroidi. (Gli impatti LCROSS non hanno abbastanza energia per vaporizzare la roccia, quindi è improbabile che il pennacchio di vapore di sodio si semplicemente venuto dalle rocce nel sito di impatto, secondo Killen).
"Il due per cento di sodio all'acqua è coerente con la quantità di sodio nelle comete, così forse la maggior parte del sodio e dell'acqua proveniente dagli impatti cometari", ha detto Killen. Pur essendo solo un 'ipotesi, è possibile che provenga da una fonte diversa o addirittura da una varietà di fonti, tra cui i composti volatili lunari intrappolati nel freddo dai processi chimici con l'interazione del vento solare con la superficie. "La miglior prova per una origine cometaria potrebbe giungere solo da un'analisi degli isotopi di idrogeno dell'acqua lunare, conclude Killen.
Gli isotopi sono versioni di un elemento con pesi diversi, o masse. Ad esempio, un atomo di deuterio è una versione più pesante di un atomo di idrogeno comune, perché ha una particella extra, un neutrone, nel suo nucleo centrale. Il deuterio può essere sostituito con l'idrogeno in una molecola d'acqua, ma è molto meno comune e la sua concentrazione varia nel Sistema Solare. Se il deuterio è nello stesso rapporto con l'idrogeno presente nel ghiaccio delle comete, è possibile l'acqua provenga da impatti cometari.
Dal momento che le comete sono come "palle di neve sporca", vorrebbe dire che gran parte del sodio e di altri composti volatili provengono proprio dalle comete.
Il team prevede di far luce sull'origine delle acque lunari e degli altri composti volatili utilizzando i dati della prossima missione Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE) che dovrebbe essere lanciata nel maggio 2013.
La missione entrerà in orbita lunare per osservare la sua tenue atmosfera (tecnicamente chiamata esosfera, perché è così sottile, che gli atomi di rado si scontrano con l'altra sopra la superficie).
La ricerca è stata finanziata dalla NASA Dynamic Response dell'Ambiente Al (sogno) del progetto Moon.
Il telescopio McMath-Pierce è gestito dal National Solar Observatory, che è finanziato dalla National Science Foundation e gestito dalla Associazione delle Università per la Ricerca in Astronomia. Il rapporto scientifico su questa ricerca è stato pubblicato sul Geophysical Research Letters nel dicembre 2010.
Foto: La camera di LCROSS mostra il pennacchio emesso circa 20 secondi dopo l'impatto del missile Centaur (Credit: NASA)
Video: Video che racconta la Missione LCROSS con le foto ufficiali della NASA
Video: Video che racconta la Missione LCROSS con le foto ufficiali della NASA
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