La superficie lunare potrebbe essere più di un semplice paesaggio polveroso e arido. Nel corso di miliardi di anni, minuscole particelle provenienti dall’atmosfera terrestre si sono depositate sul suolo lunare, creando una possibile fonte di sostanze vitali per i futuri astronauti. Ma solo di recente gli scienziati hanno iniziato a comprendere come queste particelle compiano il lungo viaggio dalla Terra alla Luna e da quanto tempo questo processo abbia luogo. Una nuova ricerca dell’Università di Rochester, pubblicata sulla rivista Communications Earth & Environment, mostra che il campo magnetico terrestre potrebbe effettivamente contribuire a guidare le particelle atmosferiche, trasportate dal vento solare, nello spazio, invece di bloccarle. Poiché il campo magnetico terrestre esiste da miliardi di anni, questo processo potrebbe aver spostato costantemente le particelle dalla Terra alla Luna per periodi di tempo molto lunghi.
“Combinando i dati delle particelle conservate nel suolo lunare con la modellazione computazionale di come il vento solare interagisce con l’atmosfera terrestre, possiamo tracciare la storia dell’atmosfera terrestre e del suo campo magnetico“, afferma Eric Blackman, professore presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia e illustre scienziato presso il Laboratorio di Energetica Laser (LLE) dell’Università di Rochester.
I risultati suggeriscono che il suolo lunare potrebbe non solo conservare una traccia a lungo termine dell’atmosfera terrestre, ma potrebbe anche essere ancora più prezioso di quanto gli scienziati pensassero in passato per i futuri esploratori spaziali che vivranno e lavoreranno sulla Luna.
Indizi dal suolo lunare
Il suolo riportato sulla Terra dalle missioni Apollo negli anni ’70 ha fornito agli scienziati indizi importanti. Gli studi su questi campioni mostrano che la superficie polverosa della Luna, chiamata regolite, contiene sostanze volatili come acqua, anidride carbonica, elio, argon e azoto. Alcune di queste sostanze volatili provengono dal flusso costante di particelle cariche del Sole, noto come vento solare. Ma le quantità, soprattutto di azoto, sono troppo elevate per essere spiegate solo dal vento solare.
Nel 2005, un team guidato da ricercatori dell’Università di Tokyo ha ipotizzato che una parte dei composti volatili potesse provenire dall’atmosfera terrestre. Sostenevano che ciò potesse accadere solo in un periodo precedente allo sviluppo di un campo magnetico terrestre, poiché presumevano che il campo magnetico avrebbe impedito alle particelle atmosferiche di disperdersi nello spazio.
Ma i ricercatori dell’URochester hanno scoperto che il processo potrebbe funzionare in modo diverso.
Simulare il modo in cui l’atmosfera terrestre ha raggiunto la Luna
Il team dell’URochester, composto da Shubhonkar Paramanick, studente laureato presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia e Horton Fellow presso la LLE; John Tarduno, professore William R. Kenan, Jr. presso il Dipartimento di Scienze della Terra e dell’Ambiente; e Jonathan Carroll-Nellenback, scienziato computazionale presso il Center for Integrated Research Computing e professore associato presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia, hanno utilizzato simulazioni computerizzate avanzate per modellare come e quando la regolite avrebbe potuto acquisire gli elementi presenti nei campioni delle missioni Apollo.
I ricercatori hanno testato due scenari. Uno simulava una “Terra primordiale” senza campo magnetico e sotto un vento solare più forte. L’altro simulava una “Terra moderna” con un campo magnetico più forte e un vento solare più debole. Le simulazioni hanno dimostrato che il trasferimento di particelle funziona meglio nello scenario della Terra moderna.
In questo caso, le particelle cariche provenienti dall’atmosfera terrestre vengono rilasciate dal vento solare e guidate lungo le linee del campo magnetico terrestre. Alcune di queste linee si estendono abbastanza nello spazio da raggiungere la Luna. Nel corso di miliardi di anni, questo effetto di canalizzazione ha contribuito a far depositare piccole quantità di atmosfera terrestre sulla superficie lunare.
Preservare il passato e sostenere il futuro
Lo scambio di particelle a lungo termine significa che la Luna potrebbe conservare una traccia chimica dell’atmosfera terrestre. Studiare il suolo lunare potrebbe quindi offrire agli scienziati una rara finestra su come il clima, gli oceani e persino la vita sulla Terra si siano evoluti nel corso di miliardi di anni.
Il trasferimento costante e a lungo termine di particelle suggerisce inoltre che il suolo lunare contenga più sostanze volatili di quanto si pensasse in precedenza. Elementi come acqua e azoto potrebbero supportare una presenza umana prolungata sulla Luna, riducendo la necessità di trasportare rifornimenti dalla Terra e rendendo l’esplorazione lunare più fattibile.
“Il nostro studio potrebbe anche avere implicazioni più ampie per comprendere la fuga atmosferica iniziale su pianeti come Marte, che oggi non ha un campo magnetico globale ma ne aveva uno simile a quello terrestre in passato, insieme a un’atmosfera probabilmente più densa“, afferma Paramanick. “Esaminando l’evoluzione planetaria insieme alla fuga atmosferica in diverse epoche, possiamo comprendere come questi processi influenzino l’abitabilità planetaria“.