La Luna ha acquisito il suo aspetto di “formaggio svizzero” a causa degli oggetti celesti che si sono schiantati sulla sua superficie, formando crateri da impatto. Ma i crateri non sono tutto ciò che è rimasto: l’intensa pressione e temperatura di tali collisioni hanno un effetto anche sulle rocce e sulla polvere che ricoprono la superficie lunare, nota come regolite, alterandone la composizione e la struttura minerale. L’analisi dei minerali risultanti fornisce ai ricercatori nuovi indizi sul passato della Luna.
La missione cinese Chang’e-5, la prima missione di ritorno di campioni lunari dopo Luna 24 dell’Unione Sovietica nel 1976, ha trasportato 1,73 chilogrammi di regolite dall’Oceanus Procellarum, una pianura chiamata così per le sue grandi dimensioni. Il campione è atterrato con Chang’e-5 alla fine del 2020 e includeva un nuovo minerale, Changesite-(Y), oltre a una sconcertante combinazione di minerali di silice.
In “Matter and Radiation at Extremes”, una rivista dell’AIP Publishing, i ricercatori dell’Accademia cinese delle scienze hanno confrontato la composizione materiale di Chang’e-5 con altri campioni di regolite lunare e marziana. Hanno esaminato le potenziali cause e origini della composizione unica del campione lunare.
Asteroidi e comete si scontrano con la Luna a velocità estreme, causando metamorfismo da impatto (shock) nelle rocce lunari. Questo cambiamento di temperatura e pressione avviene rapidamente e presenta caratteristiche distintive, inclusa la formazione di polimorfi di silice come stishovite e seifertite, che sono chimicamente identici al quarzo ma hanno strutture cristalline diverse.
Minerali di silice
“Sebbene la superficie lunare sia coperta da decine di migliaia di crateri da impatto, i minerali ad alta pressione sono rari nei campioni lunari”, ha affermato l’autore Wei Du. “Una delle possibili spiegazioni per questo è che la maggior parte dei minerali ad alta pressione sono instabili alle alte temperature. Pertanto, quelli formatisi durante l’impatto potrebbero aver subito un processo retrogrado”. Tuttavia, un frammento di silice nel campione di Chang’e-5 contiene sia stishovite che seifertite, minerali che teoricamente coesistono solo a pressioni molto più elevate rispetto a quelle apparentemente sperimentate dal campione.
Gli autori hanno determinato che la seifertite esiste come fase tra la stishovite e un terzo polimorfo di silice, l’α-cristobalite, anch’esso presente nel campione. “In altre parole, la seifertite potrebbe formarsi dall’α-cristobalite durante il processo di compressione e parte del campione potrebbe trasformarsi in stishovite durante il successivo processo di aumento della temperatura“, ha affermato Du.
Changesite-(Y), un nuovo minerale lunare
Questa missione ha restituito anche un nuovo minerale lunare, Changesite-(Y), un minerale fosfato caratterizzato da cristalli colonnari incolori e trasparenti. I ricercatori hanno stimato la pressione di picco (11-40 GPa) e la durata dell’impatto (0,1-1,0 secondi) della collisione che ha modellato il campione. Combinando queste informazioni con i modelli delle onde d’urto, hanno stimato che il cratere risultante fosse largo dai 3 ai 32 chilometri, a seconda dell’angolo di impatto.
Osservazioni remote mostrano che i materiali espulsi distanti nella regolite di Chang’e-5 provengono principalmente da quattro crateri da impatto, e il cratere Aristarchus è il più giovane tra i quattro crateri distanti. Poiché la seifertite e la stishovite sono facilmente alterate dal metamorfismo termico, i ricercatori hanno dedotto che il frammento di silice probabilmente abbia avuto origine dalla collisione che ha formato il cratere Aristarchus.
Questa missione di ritorno di campioni ha dimostrato il potere dell’analisi moderna e come questa possa aiutare a scoprire la storia dei corpi celesti.
