Il Lunar Reconaissance Orbiter trova i crateri di Ebb & Flow

Come è stato puntualmente riferito su queste pagine a suo tempo, la missione lunare GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory) della NASA, composta dalle sonde gemelle ribattezzate Ebb e Flow, è terminata il 17 Dicembre 2012 quando i due veicoli spaziali sono stati fatti schiantare intenzionalmente su di un monte, nei pressi del polo nord selenico, in un’area che poi è stata intitolata alla memoria di Sally K. Ride, la prima donna americana ad andare nello spazio recentemente scomparsa.

Ebb e Flow, oltre a raccogliere direttamente i dati relativi alle caratteristiche interne della Luna, nel momento della loro gloriosa fine, hanno dato un ulteriore aiuto agli scienziati intenti a studiare la composizione del nostro satellite. Le due sonde infatti, schiantandosi sul suolo lunare hanno sollevato delle nubi di polvere che oltre ad essere state osservate seppur con qualche difficoltà, dalla Terra a 380.000 km di distanza, sono state anche studiate da un’altra missione della NASA, il Lunar Reconaissance Orbiter (LRO) che è stata lanciata per creare delle mappe ad alta risoluzione della superficie della Luna.

Seppur con sole tre settimane di preavviso, il team di LRO si è gettato in fretta e furia al lavoro riuscendone a modificare il tragitto orbitale in tempo per osservare la fine della missione GRAIL. “Siamo stati informati dal team di GRAIL sull’esatta posizione del sito di impatto, circa tre settimane prima dell’evento,” ha spiegato John Keller, Project Scientist di LRO del Goddard Space Flight Center della NASA di Greenbelt, Maryland. “L’obiettivo principale del team di GRAIL era quello di ottenere le misurazioni della gravità lunare a più alta risoluzione possibile nel corso delle ultime orbite delle sonde gemelle, il che ha portato all’incertezza sulla posizione definitiva del loro punto di impatto.”

Il Lunar Reconaissance Orbiter si trovava a circa 160 km dalla superficie lunare al momento dell’impatto e le variazioni del campo gravitazionale legate alla presenza di formazioni massive come le montagne lunari, hanno causato variazioni dell’orbita di LRO. Il sito era in ombra al momento topico, così il team di LRO prima di riuscire a fare le proprie osservazioni, ha dovuto attendere fino a quando le nubi di polvere, sollevandosi, hanno raggiunto una quota tale da essere illuminate dalla luce solare. Lo spettrografo ultravioletto Lyman Alpha Mapping Project (LAMP) a bordo della sonda, ha rilevato la presenza di mercurio ed evidenze di idrogeno atomico nei pennacchi di polvere.

“La presenza di mercurio è coerente con le osservazioni svolte sempre dal team di LRO nell’impatto della sonda LCROSS, nell’Ottobre 2009”, ha proseguito Keller. “LCROSS (Lunar Crater Observation and Sensing Satellite) mise in evidenza la presenza di significative quantità di mercurio, ma il suo sito di impatto era sul fondo del cratere Cabeus, che si ritiene non veda la luce del Sole da più di un miliardo di anni e perciò è estremamente freddo.”

Il mercurio è un metallo volatile e facilmente vaporizzabile. Gli scienziati hanno proposto che esso si sia potuto accumulare in crateri permanentemente in ombra e freddi, come quello che è stato teatro dell’impatto della sonda LCROSS. Tuttavia, è stata una sorpresa trovarne anche in zone regolarmente esposte alla luce solare. Relativamente all’impatto delle sonde GRAIL, ha spiegato Keller, la scoperta interessante non è quella del ritrovamento di mercurio, visto che ne era prevista la presenza, ma la sua concentrazione a livello superficiale, che si ritiene possa risalire a tanto tempo fa. Il mercurio per tutto questo tempo è rimasto quindi completamente esposto all’ambiente spaziale, incluso il calore solare, gli impatti delle micrometeoriti e le radiazioni.”

“Questi nuovi risultati ci aiutano a capire la natura dei volatili nei poli lunari,” ha spiegato Kurt Retherford, principal investigator di LAMP presso il Southwest Research Institute di San Antonio, Texas. “Negli ultimi quattro anni abbiamo iniziato a comprendere che l’ammontare di ghiaccio d’acqua nelle regioni polari è maggiore di quello stimato in precedenza. Oltre alle misurazioni dirette di acqua, nella nube creata dall’impatto di LCROSS, sono state rilevate dallo strumento LAMP altre numerose specie volatili nel gelido fondale del cratere Cabeus, inclusi atomi di mercurio e idrogeno molecolare (H2). Mentre questi risultati sono ancora molto freschi, la nostra ipotesi è che il mercurio rilevato da LAMP sui siti d’impatto delle sonde GRAIL potrebbe derivare da una sua diffusione verso i poli, causata da una migrazione dei suoi atomi attraverso la superficie selenica verso le regioni polari più fredde. Il rilevamento di idrogeno atomico sempre nelle polveri generate dall’impatto di Ebb e Flow comparato con le molecole dello stesso gas trovate nelle polveri prodotte da LCROSS potrebbero darci ulteriori spiegazioni sulla presenza di idrogeno e/o acqua nei pressi dei poli, ma questa è ancora un’indagine in via di svolgimento.”

“Questo ci dà un’idea di come il materiale volatile è trasportato sulla Luna,” ha aggiunto Keller. “Ci fornisce una serie di dati che ci aiuta a vincolare i modelli del trasporto dei volatili, specialmente quei modelli che descrivono come il materiale possa venire trasportato dalle aree calde a quelle più fredde.”

La Lunar Reconaissance Orbiter Camera di LRO è stata in grado di riprendere delle immagini dei siti di impatto delle sonde GRAIL, a dispetto delle loro relativamente ridotte dimensioni. Infatti Ebb e Flow hanno le dimensioni paragonabili a quelle di una lavatrice con una massa di circa 200 kg al momento dell’impatto, che è avvenuto ad una velocità di 6100 km/h.

“Entrambi i crateri sono relativamente piccoli, probabilmente da 4 a 6 metri di diametro con delle tracce di ejecta deboli e scure, il che è inusuale,” ha spiegato Mark Robinson, principal investigator della Lunar Reconaissance Orbiter Camera presso l’Arizona State University’s School of Earth and Space Sciences, di Tempe, Arizona. “I crateri da impatto freschi sulla Luna sono tipicamente brillanti, ma questi potrebbero essere scuri a causa del materiale di cui erano composte le sonde mischiatosi agli ejecta.” “Entrambi i siti di impatto si trovano sul versante meridionale di un massiccio montagnoso ancora senza nome situato a sud del cratere Mouchez e a nord est del cratere Philoaus,” ha continuato Robinson. “Il massiccio si eleva per 2500 metri sulle pianure circostanti. Le quote dei luoghi d’impatto sono comprese rispettivamente fra 700 e 1.000 metri e fra i 500 e gli 800 metri al di sotto della vetta. I due nuovi crateri distano fra di loro circa 2.200 metri. Flow (GRAIL B) ha impattato circa 30 secondi dopo Ebb (GRAIL A) in un sito a nord ovest di quello di quest’ultima.”

Il Lunar Reconaissance Orbiter ha ulteriormente completato la missione GRAIL con altre modalità. Il suo radiometro ad infrarossi DIVINER ha studiato il sito di impatto confermando il fatto che la quantità di calore superficiale lì riscontrata, in relazione alla massa delle sonde gemelle, fosse vicina alle attese; inoltre il Lunar Orbiter Laser Altimeter (LOLA) ha inviato i suoi impulsi laser sulla superficie costruendo una mappa precisa del terreno lunare, incluse le strutture tridimensionali come montagne e crateri.

“Combinando la mappa topografica di LOLA con le mappe gravitazionali di GRAIL abbiamo ottenuto dei risultati interessanti,” ha ripreso Keller. “Ci si aspettava che le zone caratterizzate da montagne avessero una gravità leggermente superiore rispetto a quelle in cui abbonda la presenza di crateri. Tuttavia, quando è stata sottratta la topografia dal complesso di elaborazioni, è stata ottenuta un’altra mappa che rivela come le differenze di gravità risultino essere slegate dalle caratteristiche superficiali. Essa offre uno sguardo alle strutture profonde delle parti più interne della Luna.”

Il Jet Propulsion Laboratory gestisce la missione GRAIL per conto del Science Mission Directorate della NASA di Washington. GRAIL è parte del Discovery Program gestito dal Marshall Space Flight Center di Huntsville, Alabama. Le sonde GRAIL sono state costruite dalla Lockheed Martin Space Systems di Denver, Colorado e sono state lanciate da un Delta II Heavy della United Launch Alliance il 10 Settembre 2011, dallo Space Launch Complex 17B della Cape Canaveral Air Force Station.

Questa ricerca è stata finanziata dalla missione LRO, attualmente anch’essa sotto lo Science Mission Directorate presso il quartier generale della NASA di Washington. La missione LRO è reponsabilità del Goddard Space Flight Center di Greenbelt, Maryland.

Una ripresa prima dell’impatto. (Credit: NASA/GSFC/Arizona State University)

La stessa zona ripresa dopo l’impatto delle sonde GRAIL. (Credit: NASA/GSFC/Arizona State University).

Fonti: SpaceRef, NASA.

Nella rappresentazione artistica in evidenza, sono raffigurate le sonde gemelle Ebb & Flow della missione GRAIL in orbita attorno alla Luna. (Credit:  NASA/JPL-Caltech/MIT)