La conoscenza della distribuzione e della concentrazione dell’acqua sulla Luna non è essenziale solo per comprendere come si è evoluto il satellite naturale della Terra ma è importante per pianificare le future missioni con equipaggio. L'acqua potrebbe essere raccolta dagli esploratori non solo per il supporto vitale ma anche per produrre carburante in situ, grazie al quale la Luna potrebbe diventare un trampolino di lancio per le missione verso il Sistema Solare più esterno.
Le nuove scoperte, pubblicate su Nature Astronomy e guidate da Shuai Li, scienziato dell’Università delle Hawaii presso la Mānoa School of Ocean and Earth Science and Technology, collegano l’acqua della Luna alla bolla magnetica che circonda la Terra chiamata magnetosfera, che protegge il nostro pianeta dalle particelle cariche ad alta energia rilasciate dal Sole nel vento solare.
Acqua sulla Luna
Oggi sappiamo che la visione di una Luna arida e secca, tipica della prima era Apollo, è sbagliata. Il ghiaccio d'acqua è stato confermato nei crateri polari in ombra perenne e l'osservatorio della NASA SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) è riuscito a discriminare molecole d'acqua nel cratere Clavius e nel terreno circostante, anche sotto la luce diretta del Sole.
Il vento solare potrebbe essere una delle fonte più probabile dell'acqua lunare. Quando il vento solare raggiunge la Luna, i protoni interagiscono con gli elettroni sulla sua superficie formando atomi di idrogeno (H) i quali, a loro volta, si legano agli atomi di ossigeno (O) contenuti nelle rocce. Insieme formano il gruppo idrossile (OH) che è un componente dell'acqua (H2O).
Coda magnetica terrestre.
Crediti: NASA/Goddard/Aaron Kaase
Dalla Terra alla Luna
Quando il vento solare colpisce la magnetosfera terrestre, questa si deforma e si crea una lunga coda magnetica sul lato della Terra opposto al Sole, ovvero una sorta di manica al vento che si estende dal lato notturno del pianeta. Al suo interno, gli elettroni e gli ioni ad alta energia provenienti dal vento solare (e dalla Terra stessa) formano uno strato di plasma. Quindi, mentre la Luna orbita attorno alla Terra, passa attraverso la coda magnetica che blocca oltre il 99% del vento solare ma trasporta ossigeno sulla Luna dalla Terra.
"Ciò fornisce un laboratorio naturale per studiare i processi di formazione delle acque della superficie lunare. Quando la Luna è al di fuori della coda magnetica, la superficie lunare è bombardata dal vento solare", ha detto Li in un comunicato. "All’interno della coda magnetica non ci sono quasi protoni del vento solare e si prevede che la formazione di acqua scenderà quasi a zero”. Ma questo non del tutto vero.
Li e il suo team hanno utilizzato i dati raccolti tra il 2008 e il 2009 dallo strumento Moon Mineralogy Mapper (MMM) a bordo della navicella spaziale Chandrayaan 1 per valutare come cambia la formazione dell’acqua mentre la Luna passa attraverso la coda magnetica.
"Con mia sorpresa, le osservazioni di telerilevamento hanno mostrato che la formazione di acqua nella coda magnetica della Terra è quasi identica al momento in cui la Luna era al di fuori della coda magnetica della Terra", ha spiegato Li. “Ciò indica che, nella coda magnetica, potrebbero esserci ulteriori processi di formazione o nuove fonti d’acqua non direttamente associate ai protoni del vento solare”. In particolare, Li ha scoperto che la radiazione causata dagli elettroni ad alta energia nella coda magnetica mostra effetti simili a quelli causati dagli ioni nel vento solare. Una chiara indicazione di questa interazione è l’ossigeno nella coda magnetica che arrugginisce il ferro nelle regioni polari della Luna.
"Nel complesso, questa scoperta e le mie precedenti sui poli lunari arrugginiti indicano che la Madre Terra è fortemente legata alla sua Luna in molti aspetti non riconosciuti", ha aggiunto Li.
Ora, il team intende dar seguito a questa scoperta studiando l’ambiente del plasma attorno alla Luna e il contenuto di acqua ai poli lunari durante il passaggio della Luna attraverso la coda magnetica terrestre. Questo lavoro verrà condotto nell’ambito del programma Artemis, nel 2026, con la missione Artemis III.
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