La Luna è stata investita dal vento solare per miliardi di anni, ma i due emisferi sono colpiti da vento solare con velocità ed energie diverse. Ora, una ricerca basata sui campioni della sonda cinese Chang’e-6 rivela che la magnetosfera terrestre ha plasmato questa differenza. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature Geoscience. Il vento solare, un flusso continuo di particelle cariche ad alta velocità provenienti dal Sole, bombarda direttamente la superficie lunare. La regolite lunare ha conservato una traccia di questo bombardamento, fungendo da archivio naturale di sostanze volatili derivate dal vento solare, inclusi i gas nobili (He, Ne, Ar, Kr, Xe). Questi elementi chimicamente inerti sono traccianti altamente affidabili dell’impianto del vento solare e forniscono indizi preziosi su questo processo.
Prima di questo studio, la mancanza di campioni del lato nascosto della Luna impediva esperimenti diretti sulle differenze sistematiche nell’impianto del vento solare tra i due emisferi.
Chang’e-6 consente il confronto
La missione cinese Chang’e-6 ha riportato sulla Terra 1.935 grammi di regolite dal bacino Polo Sud-Aitken sul lato nascosto della Luna, offrendo la prima opportunità di confrontare direttamente i processi di impianto del vento solare sul lato visibile e sul lato nascosto. Sulla base dei campioni lunari, un team di ricerca guidato dall’Istituto di Geologia e Geofisica (IGG) dell’Accademia Cinese delle Scienze (CAS) ha condotto un’analisi isotopica dei gas nobili sulla regolite di Chang’e-6, determinando le concentrazioni e le composizioni isotopiche di He, Ne, Ar, Kr e Xe.
Il lavoro è stato svolto da Zhang Xuhang, ricercatore post-dottorato presso l’IGG sotto la supervisione del Professor He Huaiyu, in collaborazione con ricercatori dell’Università di Scienza e Tecnologia della Cina e del team responsabile del carico utile volatile di Chang’e-7.
I gas del lato nascosto mostrano un impianto più profondo
Nell’analisi, i ricercatori hanno notato per la prima volta che la composizione isotopica del Ne nella regolite di Chang’e-6 è molto particolare. Il rapporto medio 20Ne/22Ne è di 11,34 ± 0,22, sostanzialmente inferiore a quello riportato per tutti i campioni lunari del lato visibile analizzati in precedenza, ma vicino alla composizione isotopica teorica prevista dopo un forte frazionamento del vento solare. Ciò implica che il lato nascosto della Luna ha subito un frazionamento isotopico più intenso, con conseguente arricchimento preferenziale dell’isotopo più pesante.
Anche per Kr e Xe, il loro comportamento di rilascio differisce da quello dei campioni del lato visibile. Negli esperimenti di riscaldamento graduale, lo Xe derivato dal vento solare nella regolite di Chang’e-6 è stato rilasciato prevalentemente ad alte temperature, producendo un singolo picco di rilascio ad alta temperatura. Al contrario, i campioni di Chang’e-5 hanno mostrato un distinto schema di rilascio a doppio picco, con un rilascio significativo di Xe sia a basse che ad alte temperature. Ciò indica che gli ioni del vento solare sono penetrati significativamente più in profondità nella regolite del lato nascosto rispetto al lato visibile, il che significa che il lato nascosto è stato esposto a particelle ad alta energia.
La magnetosfera terrestre rallenta il lato visibile
Ma perché i due emisferi lunari ricevono vento solare di energie diverse? Il team di ricerca attribuisce questa differenza all’effetto di “regolazione della velocità“ della magnetosfera terrestre. Mentre la Luna orbita attorno alla Terra, attraversa periodicamente la magnetoguaina, una zona cuscinetto attorno alla magnetosfera, dove il vento solare circostante viene rallentato dalla sua velocità tipica di 400km/s a circa 200km/s.
Questo vento solare più lento raggiunge principalmente il lato visibile della Luna, determinando una minore profondità di impianto nella regolite di questo lato. Al contrario, il lato nascosto, che è permanentemente rivolto lontano dalla Terra, rimane direttamente esposto al vento solare indisturbato, consentendo agli ioni di penetrare più in profondità nella regolite. I ricercatori suggeriscono che circa il 25% dell’esposizione totale al vento solare nel sito di atterraggio di Chang’e-5 sia stata influenzata da questo vento solare decelerato, mentre il sito di atterraggio di Chang’e-6 non ha subito tale effetto di schermatura.
I gas nobili preservano antiche schermature
Fornendo la prima prova empirica diretta da campioni del lato nascosto della Luna, questo studio conferma l’effetto di controllo della velocità della magnetosfera terrestre sull’impianto del vento solare nella superficie lunare, un effetto permanentemente conservato sia nelle distribuzioni della profondità di impianto che nelle firme isotopiche dei gas nobili all’interno della regolite.
Inoltre, i ricercatori hanno osservato che i gas nobili pesanti nei suoli lunari possono fungere da “registri fossili” delle interazioni passate tra la magnetosfera terrestre e il vento solare, offrendo un nuovo approccio per ricostruire l’evoluzione a lungo termine della magnetosfera terrestre se combinato con i dati paleomagnetici. I risultati mostrano anche che le interazioni all’interno del sistema Sole-Terra-Luna sono più complesse di quanto si pensasse in precedenza. Secondo i ricercatori, questi risultati aprono una nuova finestra su queste antiche dinamiche, rivelando che il nostro vicino celeste più prossimo conserva testimonianze finora sconosciute di queste interazioni.