La Luna è il nostro unico satellite naturale e il corpo celeste più vicino alla Terra, e la sua presenza ha influenzato la vita sul nostro pianeta in molti modi, dal ciclo delle maree alla cultura umana, nonostante ciò non è un oggetto statico e immutabile: al contrario, è un mondo dinamico e in continua evoluzione, senza contare che la luna si sta restringendo.
Il nostro satellite nasconde molti segreti e misteri, uno di questi riguarda la sua origine e la sua storia termica. Gli scienziati ritengono che si sia formata circa 4,5 miliardi di anni fa, quando un grande corpo, della dimensione di Marte, si scontrò con la Terra primordiale, lanciando nello spazio una grande quantità di materiale che si aggregò in orbita attorno al nostro pianeta.
Questo evento, noto come ipotesi dell’impatto gigante, spiega perché la Terra e il nostro satellite hanno una composizione chimica simile, ma anche perché la Luna era inizialmente molto calda, a causa dell’energia rilasciata dall’impatto e dalla successiva accrescimento.
Tuttavia, a differenza della Terra, la Luna non ha un nucleo interno fuso, né una tettonica delle placche, né un’atmosfera che possano trattenere il calore interno, pertanto ha iniziato a raffreddarsi gradualmente nel corso dei millenni, perdendo energia termica nello spazio. Questo processo di raffreddamento ha una conseguenza importante: la luna si sta restringendo.
Non si tratta di un fenomeno visibile ad occhio nudo, né di una minaccia per l’integrità del nostro satellite, infatti essa non crollerà su se stessa come un soufflé –dopotutto è pur sempre fatto di rocce–, ma proprio come un’uva che si disidrata diventando un’uvetta, la luna si sta restringendo diventando sempre più rugosa.
La Luna si sta restringendo: le prove
La prova più evidente del fatto che la Luna si sta restringendo è data dalle cosiddette faglie di spinta, che sono delle fratture nella crosta lunare che si formano quando due strati di roccia si sovrappongono a causa della compressione. Queste faglie sono visibili come delle pieghe o delle scarpate sulla superficie lunare, che possono raggiungere anche diversi chilometri di altezza e di lunghezza, ed alcune di queste faglie sono state osservate per la prima volta dalle missioni Apollo, che hanno portato gli astronauti sulla Luna tra il 1969 e il 1972.
Gli scienziati hanno stimato che la Luna si sta restringendo in quanto ha perso 50 metri di diametro negli ultimi miliardi di anni, a causa del raffreddamento del suo interno. Questo significa che la superficie lunare si è contratta di circa 0,01 millimetri all’anno, il che equivale a circa un centesimo della velocità di crescita delle unghie umane. Si tratta di un tasso molto lento, ma sufficiente a generare delle tensioni nella crosta lunare che possono provocare dei movimenti lungo le faglie di spinta.
Questi movimenti sono responsabili dei terremoti superficiali, che sono dei sismi che si verificano a profondità relativamente basse, tra i 50 e i 220 chilometri sotto la superficie, e sono stati rilevati da una rete di sismometri installati dagli astronauti delle missioni Apollo 12, 14, 15 e 16, che hanno registrato circa 28 terremoti superficiali tra il 1969 e il 1977, con magnitudo compresa tra 2 e 5,7. Il più forte di questi terremoti si è verificato il 3 dicembre 1974, nella regione del polo sud lunare, ed è stato di magnitudo 5,7, equivalente a un terremoto moderato sulla Terra.
I terremoti superficiali sono diversi dai terremoti profondi, che si verificano a profondità maggiori, tra i 400 e i 1200 chilometri, e sono causati dal riscaldamento di alcune parti del mantello lunare a causa della radioattività. Questi terremoti sono più frequenti e più forti dei terremoti superficiali, ma durano molto meno, poiché l’energia sismica si dissipa rapidamente nel materiale solido e viscoso del mantello.
I terremoti profondi sono stati registrati da una rete di sismometri installati dagli astronauti delle missioni Apollo 11, 12, 14, 15 e 16, che hanno rilevato circa 7000 terremoti profondi, con magnitudo compresa tra 2 e 4,5. Il più forte di questi terremoti si è verificato il 20 aprile 1972, nella regione equatoriale lunare, ed è stato di magnitudo 4,5, equivalente a un terremoto leggero sulla Terra.
La Luna si sta restringendo: le conseguenze
Il fatto che la Luna si sta restringendo e che ciò provoca dei terremoti ha delle implicazioni importanti per la futura esplorazione umana e robotica del nostro satellite. Infatti, i terremoti superficiali, sebbene siano più deboli delle controparti terrestri, durano molto più a lungo, il che li rende una preoccupazione da non sottovalutare, di fatto mentre un terremoto sulla Terra dura in media pochi secondi o minuti, un terremoto sulla Luna può durare anche diverse ore, a causa della mancanza di acqua e di atmosfera che possano attenuare le onde sismiche.
Questo significa che un terremoto sulla Luna può produrre delle scosse del terreno molto forti e persistenti, che possono danneggiare le strutture e le attrezzature costruite sulla superficie lunare, o mettere a rischio la sicurezza degli astronauti.
Oltre a ciò, i terremoti superficiali possono causare delle frane, che sono dei movimenti di massa di materiale superficiale lungo i pendii. Queste frane possono essere innescate dalla vibrazione del terreno provocata dai terremoti, ma anche da altri fattori, come la variazione di temperatura tra il giorno e la notte lunare, o l’impatto di meteoriti.
Le frane possono avere dimensioni variabili, da pochi centimetri a diversi metri, e possono spostare grandi quantità di polvere, ghiaia e rocce, modificando il paesaggio lunare e creando dei pericoli per le missioni spaziali.
Una nuova ricerca, pubblicata su The Planetary Science Journal, tenendo conto del fatto che la luna si sta restringendo, ha studiato l’effetto che i terremoti registrati potrebbero avere sulla superficie della Luna, in particolare attorno al polo sud lunare. Si tratta di un’area di grande interesse per l’esplorazione spaziale, in quanto ospita dei crateri permanentemente in ombra, dove si pensa che ci siano delle riserve di ghiaccio d’acqua, una risorsa preziosa per le future basi lunari.
Il lavoro, che ricordo ha tenuto conto del fatto che la luna si sta restringendo, ha rilevato che alcuni pendii superficiali della zona sono particolarmente vulnerabili allo sfaldamento causato dalle scosse, e che questo potrebbe avere delle ripercussioni sulla stabilità del terreno e sulla disponibilità di ghiaccio.
“Abbiamo scoperto che i terremoti superficiali possono innescare delle frane sui pendii dei crateri vicino al polo sud lunare, e che queste frane possono esporre il ghiaccio d’acqua sotterraneo alla superficie alla superficie, rendendolo più accessibile ma anche più vulnerabile alla sublimazione e alla dispersione”
ha spiegato in una dichiarazione il primo autore dello studio, il dottor Thomas R. Watters, uno scienziato senior emerito presso il Centro per gli studi sulla Terra e sui pianeti del Museo Nazionale dell’Aria e dello Spazio.
“Questo potrebbe avere delle implicazioni per la scelta dei siti di atterraggio e delle aree di esplorazione per le future missioni umane e robotiche al polo sud lunare, in quanto potrebbero essere necessarie delle misure di protezione per evitare che il ghiaccio d’acqua venga perso o contaminato”
ha aggiunto Watters.
Per condurre la loro ricerca –che tiene in conto il fatto che la luna si sta restringendo–, i ricercatori hanno utilizzato dei modelli numerici per simulare gli effetti dei terremoti superficiali sulla stabilità dei pendii dei crateri vicino al polo sud lunare.
Hanno poi confrontato i risultati dei modelli con le immagini ad alta risoluzione della superficie lunare, ottenute dalla sonda Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) della NASA, che orbita attorno alla Luna dal 2009, ed in questo modo, hanno potuto identificare le aree più soggette a frane e valutare la loro distribuzione e frequenza.
I ricercatori hanno scoperto che i terremoti superficiali possono causare delle frane con una probabilità compresa tra lo 0,1 e il 10 per cento, a seconda della magnitudo del sisma, dell’angolo di inclinazione del pendio e della distanza dalla faglia. Hanno anche trovato che le frane sono più probabili sui pendii rivolti verso il polo, dove la temperatura è più bassa e il ghiaccio d’acqua è più abbondante.
Inoltre, hanno osservato che le frane possono avere dimensioni variabili, da pochi metri a decine di metri, e che possono spostare fino a 100 metri cubi di materiale superficiale per evento.
“Questo studio ci fornisce una nuova prospettiva sulla dinamica della superficie lunare e sulle sue implicazioni per l’esplorazione spaziale. Mentre ci avviciniamo alla data di lancio della missione Artemis con equipaggio, è importante mantenere i nostri astronauti, le nostre attrezzature e le nostre infrastrutture il più sicure possibile.”
ha commentato il coautore dello studio, il professor Nicholas Schmerr, dell’Università del Maryland, il quale ha poi in seguito aggiunto:
“Questo lavoro ci sta aiutando a prepararci per ciò che ci aspetta sulla Luna, sia che si tratti di strutture ingegneristiche in grado di resistere meglio all’attività sismica lunare o di proteggere le persone da zone veramente pericolose”.
La missione Artemis è il programma spaziale della NASA che prevede di portare di nuovo degli esseri umani sulla Luna entro il 2024, e di stabilire una presenza sostenibile sul nostro satellite entro il 2028. Tra gli obiettivi della missione ci sono la ricerca scientifica, la dimostrazione di nuove tecnologie e la preparazione per le future missioni verso Marte.
Il polo sud lunare è una delle destinazioni prioritarie per la missione Artemis, in quanto offre delle opportunità uniche per lo studio e lo sfruttamento delle risorse lunari, oltre ad approfondire il discorso relativo al fatto che la luna si sta restringendo.
La Luna si sta restringendo: le prospettive
Lo studio di Watters e colleghi è solo uno dei tanti che stanno cercando di capire meglio la natura, l’evoluzione e il perché la Luna si sta restringendo, oltre a fornire delle informazioni utili per le future missioni spaziali.
Altri studi si stanno occupando di analizzare la composizione e la distribuzione del ghiaccio d’acqua sulla Luna, di mappare le caratteristiche geologihe e morfologiche della superficie lunare, di misurare il campo gravitazionale e magnetico della Luna, di monitorare il clima e il tempo spaziale attorno al nostro satellite, e di testare nuovi strumenti e veicoli per l’esplorazione lunare.
La Luna è ancora un mondo pieno di sorprese e di sfide, che richiede una continua attenzione e curiosità da parte della comunità scientifica e del pubblico. La Luna è anche una meta ambita e strategica per le agenzie spaziali di tutto il mondo, che stanno progettando e realizzando delle missioni per esplorare e sfruttare il nostro satellite, ed è infine un trampolino di lancio e una palestra di prova per le missioni verso altri mondi, come Marte e le lune di Giove e Saturno.
La Luna si sta restringendo, ma il nostro interesse e la nostra passione per essa non si stanno affievolendo, al contrario, si stanno rinnovando e rafforzando, grazie ai progressi della scienza e della tecnologia, e alla visione e alla determinazione di chi sogna di tornare a camminare e a vivere sul nostro satellite.
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