Poco si sa circa la struttura interna della Luna, ma un importante passo in avanti è stato fatto da una scienziata dell’Università del Rhode Island che ha condotto esperimenti che le hanno permesso di determinare la temperatura al limite del nucleo e del mantello della Luna.
Secondo quanto rilevato, la temperatura era compresa tra 1.300 e 1.470 gradi Celsius, un valore che rientra nella fascia alta di un intervallo di 800 gradi che precedentemente gli scienziati avevano determinato.
“Per capire la struttura interna della Luna oggi, dovevamo inchiodare meglio lo stato termico“, ha detto Ananya Mallik, assistente professore di geoscienze dell’URI che si è unito alla facoltà dell’Università nel dicembre 2018. “Ora abbiamo determinato i valori su due punti, il confine nucleo-mantello e la temperatura superficiale misurata da Apollo, e ciò ci aiuterà a creare un profilo termico interno della Luna. Abbiamo bisogno di quel profilo di temperatura per determinare lo stato interno, la struttura e la composizione della Luna“.
La temperatura superficiale della Luna è di circa -20 C.
Secondo Mallik, la Luna ha un nucleo di ferro, come quello della Terra, e una precedente ricerca che utilizzava dati sismici determinato che tra il 5 e il 30 percento del materiale al confine tra nucleo e mantello era in uno stato liquido o fuso.
“La grande domanda è: perché dovremmo avere del materiale fuso nella Luna a quella profondità?“, ha detto Mallik.
Per iniziare a rispondere a questa domanda, Mallik ha condotto una serie di esperimenti nel 2016 presso l’Istituto di ricerca bavarese di geochimica e geofisica sperimentale in Germania utilizzando un dispositivo a incudine multipla che può esercitare le alte pressioni che si trovano nelle profondità della Luna. Ha preparato un piccolo campione di materiale simile a quello trovato sulla Luna, lo ha schiacciato nel dispositivo a 45.000 volte la pressione atmosferica della Terra, che è la pressione che si ritiene esista al limite del mantello centrale della Luna, e ha usato un riscaldatore di grafite per alzare la temperatura del campione fino a quando non si è parzialmente sciolto.
“L’obiettivo era determinare quale intervallo di temperatura avrebbe prodotto una fusione dal 5 al 30 percento, il che ci avrebbe detto l’intervallo di temperature del limite del nucleo-mantello“, ha spiegato.
Ora che l’intervallo di temperatura al confine è stato ridotto, gli scienziati possono iniziare a sviluppare un profilo di temperatura della Luna più preciso e procedere a determinare un profilo dei minerali che compongono il mantello dalla sua crosta al suo nucleo.
“È importante conoscere la composizione della Luna per capire meglio perché si è evoluta così com’è“, ha detto Mallik. “Le storie della Terra e della Luna sono state intrecciate sin dall’inizio. In effetti, entrambi questi corpi celesti sono il prodotto di una grande collisione tra la proto-Terra e un corpo delle dimensioni di circa Marte verificatosi oltre 4,5 miliardi di anni fa. Quindi, per capire meglio la nostra Terra, dobbiamo conoscere il nostro vicino più prossimo perché abbiamo avuto un inizio comune”.
“La Terra è complicata“, ha continuato. “Qualsiasi somiglianza nella composizione tra Terra e Luna può darci un’idea di come si sono formati questi due corpi planetari, quali sono stati i principi energetici della collisione e come si sono suddivisi nei due corpi celesti“.
Il geoscienziato dell’URI ha osservato che la Terra si è evoluta attraverso il processo della tettonica delle placche, che è responsabile della distribuzione dei continenti, della topografia della superficie terrestre, della regolazione del clima a lungo termine e forse anche dell’origine della vita. Ma non ci sono prove di tettonica delle placche sulla Luna.
“Tutto sulla Terra accade a causa della tettonica delle placche“, ha detto. “Cosa ci dice questo sul nostro pianeta quando la Luna non sperimenta questo processo? È lo stessa ragione per cui studiamo Marte e Venere. Sono i nostri vicini in qualche modo abbiamo avuto tutti un inizio comune, ma perché sono così diversi dal nostro pianeta? ”
I prossimi passi della ricerca di Mallik riguarderanno la determinazione sperimentale della densità del materiale fuso al confine tra nucleo e mantello, che perfezionerà ulteriormente l’intervallo di temperatura. In collaborazione con Heidi Fuqua Haviland del Marshall Space Flight Center della NASA e Paul Bremner presso l’Università della Florida, combinerà questi risultati con metodi computazionali per ricavare il profilo di temperatura e la composizione degli interni della Luna.
La ricerca di Mallik è stata pubblicata sulla rivista Geochimica et Cosmochimica.
Pubblicazione: Ananya Mallik, et al., “Uno studio petrologico sull’effetto del ribaltamento del mantello: implicazioni per l’evoluzione dell’interno lunare”, Geochimica et Cosmochimica, 2019; doi: 10.1016 / j.gca.2019.02.014
