La Luna ha una coltre di gas, sottile e tenue, ma abbastanza persistente da essere considerata una specie di atmosfera chiamata esosfera .
Come esattamente la Luna sostenga quel guscio diffuso di gas è stato un po’ un enigma. Il campo magnetico della Terra agisce come un’influenza confinante sulla sua atmosfera, ma la Luna non ha nulla del genere, quindi la sua esosfera avrebbe dovuto essere spazzata via dall’attività solare molto tempo fa. È chiaro che i gas in deplezione della Luna vengono costantemente riforniti, e ora gli scienziati hanno scoperto la fonte di tale rifornimento. Minuscoli micrometeoriti, appena delle dimensioni di granelli di polvere, colpiscono costantemente la superficie lunare, sollevando e vaporizzando la polvere lunare e rilasciando atomi nello spazio attorno alla Luna. “Diamo una risposta definitiva: la vaporizzazione dovuta all’impatto di un meteorite è il processo dominante che crea l’atmosfera lunare”, afferma la geochimica Nicole Nie del Massachusetts Institute of Technology (MIT). “La Luna ha quasi 4,5 miliardi di anni e durante tutto questo tempo la superficie è stata continuamente bombardata da meteoriti. Dimostriamo che alla fine, un’atmosfera sottile raggiunge uno stato stabile perché viene continuamente rifornita da piccoli impatti su tutta la Luna.” Poiché l’atmosfera della Luna è così diffusa, è difficile da studiare. Sappiamo che è lì perché i rilevatori lasciati dalle missioni Apollo hanno rilevato diversi componenti atomici al suo interno , ma gli scienziati hanno avuto difficoltà a capire esattamente come si origina. Attraverso la modellizzazione, si è ritenuto che gli impatti di micrometeoriti costituissero un fattore determinante , così come un processo chiamato ” sputtering ionico “, in cui gli atomi vengono espulsi dalla superficie lunare quando vengono bombardati da particelle cariche trasportate dal vento solare. Nie e i suoi colleghi hanno voluto osservare più da vicino questi diversi processi e il ruolo che svolgono nella generazione e nel mantenimento dell’esosfera lunare, quindi hanno eseguito una nuova analisi. Hanno studiato attentamente i dati di un orbiter lunare chiamato Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer ( LADEE ), che ha operato per sette mesi tra il 2013 e il 2014. “In base ai dati di LADEE, sembrava che entrambi i processi stessero giocando un ruolo”, afferma Nie . “Ad esempio, ha mostrato che durante le piogge di meteoriti, si vedono più atomi nell’atmosfera, il che significa che gli impatti hanno un effetto. Ma ha anche mostrato che quando la Luna è schermata dal Sole, come durante un’eclissi, ci sono anche cambiamenti negli atomi dell’atmosfera, il che significa che anche il Sole ha un impatto. Quindi, i risultati non erano chiari o quantitativi”. Per restringere ulteriormente il campo, i ricercatori hanno dovuto andare direttamente alla fonte. Hanno esaminato campioni reali di polvere lunare, raccolti durante il programma Apollo, alla ricerca di due elementi: potassio e rubidio, entrambi noti per essere presenti sulla Luna, ed entrambi facilmente vaporizzabili. Quando particelle solari o micrometeoriti colpiscono la superficie lunare, qualsiasi rubidio e potassio che vi si trovino verrebbe vaporizzato. Tuttavia, essendo elementi più pesanti, ricadrebbero sulla superficie lunare piuttosto rapidamente. Fondamentalmente, i rapporti della pioggia di isotopi di ciascun elemento varierebbero a seconda che fossero vaporizzati dall’impatto di micrometeoriti o dallo sputtering di ioni.
Il team ha ridotto la polvere lunare in polvere fine e ha analizzato i risultati utilizzando uno spettrometro di massa. E hanno scoperto che entrambi i processi svolgono effettivamente un ruolo nella generazione dell’esosfera lunare, ma il contributo dei micrometeoriti è più del doppio del contributo del vento solare. “Con la vaporizzazione a impatto, la maggior parte degli atomi rimarrebbe nell’atmosfera lunare, mentre con lo sputtering ionico, molti atomi verrebbero espulsi nello spazio”, spiega Nie . “Dal nostro studio, ora possiamo quantificare il ruolo di entrambi i processi, per dire che il contributo relativo della vaporizzazione a impatto rispetto allo sputtering ionico è di circa 70:30 o superiore”. Questo risultato non ha implicazioni solo per la nostra comprensione della Luna. Se processi simili stanno avvenendo altrove nel Sistema Solare, come asteroidi e altre lune, potremmo rilevarli nei campioni. Sono già state eseguite missioni per recuperare quei campioni, o sono in corso. L’Agenzia Spaziale Europea spera di inviare una missione di ritorno dei campioni sulla luna marziana Phobos , per esempio. “Misurare gli isotopi di potassio e rubidio nel regolite di quegli oggetti”, scrivono i ricercatori , “ci aiuterà a capire come sono stati influenzati dai bombardamenti di meteoroidi e dalle esplosioni di vento solare su scale temporali geologiche e come l’erosione spaziale differisce nel Sistema Solare”.
