La mappa identifica due tipi di materiali lunari contenenti idrogeno e conferma teorie precedenti, comprese quelle secondo cui l'acqua svolse probabilmente un ruolo nella formazione e nella solidificazione originaria dell'oceano di magma della Luna.
David Lawrence, Patrick Peplowski e Jack Wilson dell'APL, insieme a Rick Elphic dell'Ames Research Center della NASA, hanno utilizzato i dati sui neutroni rilevati della missione Lunar Prospector. La sonda, che era stata lanciata dalla NASA nel 1998, orbitò intorno alla Luna per un anno e mezzo e rilevò la prima prova diretta delle presenza di idrogeno ai poli lunari, prima di schiantarsi nel cratere Shoemaker.

Gli indizi

Quando una stella esplode, rilascia raggi cosmici, o protoni e neutroni ad alta energia, che si muovono nello spazio quasi alla velocità della luce. Quando quei raggi cosmici entrano in contatto con la superficie di un pianeta o di una luna, rompono gli atomi del materiale crostale facendo letteralmente volare protoni e neutroni che vengono utilizzati dagli scienziati per studiare i diversi elementi.
"Immagina di giocare a biliardo e il pallino rappresenta i neutroni e le palle da biliardo rappresentano l'idrogeno", ha spiegato Lawrence. "Quando colpiamo una palla da biliardo con il pallino, questo smette di muoversi e l'altra viene spinta in avanti, perché entrambi gli oggetti hanno la stessa massa. Allo stesso modo, quando un neutrone entra in contatto con l'idrogeno, muore e smette di muoversi, mentre l'idrogeno viene messo in moto. Quindi, quando vediamo un deficit di neutroni in movimento, è un'indicazione della presenza di idrogeno".

Seguendo questo principio, il team ha calibrato i dati per quantificare la quantità di idrogeno in base alla corrispondente diminuzione dei neutroni misurata dal Neutron Spectrometer, uno dei cinque strumenti del Lunar Prospector.
"Siamo stati in grado di combinare i dati dei campioni di suolo lunare delle missioni Apollo con ciò che abbiamo misurato dallo spazio e finalmente mettere insieme per la prima volta un quadro completo dell'idrogeno lunare", ha continuato Lawrence.

I risultati sono stati pubblicati sul Journal of Geophysical Research: Planets.

Distribuzione dell'idrogeno al polo nord (sinistra) e sud (destra) della Luna
Crediti: Johns Hopkins APL

La mappa

 La mappa del team mostra l'idrogeno in due tipi di materiali lunari. Il primo si trova presso l'Altopiano di Aristarco, che ospita il più grande deposito piroclastico della Luna. Questi depositi sono frammenti di roccia eruttati dai vulcani, a conferma delle precedenti osservazioni secondo cui l'idrogeno e/o l'acqua svolsero un ruolo negli eventi magmatici lunari. Il secondo sono rocce di tipo KREEP. che è l'acronimo usato per una roccia lavica lunare contenente potassio (K), elementi delle terre rare (REE) e fosforo (P). "È ampiamente accettato che la Luna si sia formata da detriti fusi provenienti da un enorme impatto con la Terra", ha detto Lawrence. "Quando questi materiali si sono raffreddati, si sono formati altri minerali e si pensa che il KREEP sia stato l'ultimo tipo di materiale a cristallizzare e indurire".

Lawrence, che faceva parte del team iniziale che studiò i dati iniziali della missione Lunar Prospector nel 1998, ha affermato che "la finalizzazione dell'analisi ha richiesto diversi anni. Mentre stavamo smistando tutto, abbiamo iniziato a correggere i dati che scoprivamo non essere idrogeno. Siamo tornati indietro e abbiamo messo a punto le analisi precedenti; in gran parte, siamo stati in grado di farlo grazie alle scoperte di altre missioni".

Questa nuova mappa non solo completa l'inventario dell'idrogeno sulla Luna ma potrebbe anche portare alla quantificazione della quantità di idrogeno e acqua presenti sul satellite.