La regione del polo sud della Luna ospita alcuni degli ambienti più estremi del sistema solare:fa un freddo inimmaginabile, massicciamente craterizzato, e ha aree che sono costantemente bagnate dalla luce del sole o dall'oscurità. Questo è esattamente il motivo per cui la NASA vuole inviare astronauti lì nel 2024 come parte del suo programma Artemis.

La caratteristica più allettante di questa regione più meridionale sono i crateri, alcuni dei quali non vedono mai la luce del giorno raggiungere i loro piani. La ragione di ciò è il basso angolo di luce solare che colpisce la superficie ai poli. A una persona in piedi al polo sud lunare, il Sole sarebbe apparso all'orizzonte, illuminando lateralmente la superficie, e, così, sfiorando principalmente i bordi di alcuni crateri lasciando in ombra i loro interni profondi.

Come risultato dell'oscurità permanente, Il Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) della NASA ha misurato le temperature più fredde del sistema solare all'interno di questi crateri, che sono diventati noti come ambienti perfetti per preservare materiale come l'acqua per eoni. O così pensavamo.

Si scopre che nonostante la temperatura scenda a -388 gradi Fahrenheit (-233 gradi Celsius) e possa presumibilmente mantenere il gelo bloccato nel terreno praticamente per sempre, l'acqua fuoriesce lentamente dalla cima, strato super sottile (più sottile della larghezza di un globulo rosso) della superficie lunare. Gli scienziati della NASA hanno recentemente riportato questa scoperta in un articolo sulla rivista Lettere di ricerca geofisica .

"La gente pensa che alcune aree di questi crateri polari siano intrappolate nell'acqua e basta, " ha detto William M. Farrell, un fisico del plasma presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, che ha guidato la ricerca sul gelo lunare. "Ma ci sono particelle di vento solare e meteoroidi che colpiscono la superficie, e possono guidare reazioni che si verificano tipicamente a temperature superficiali più calde. È qualcosa che non è stato enfatizzato".

A differenza della Terra, con la sua atmosfera lussuosa, la Luna non ha atmosfera per proteggere la sua superficie. Quindi, quando il Sole spruzza particelle cariche note come vento solare nel sistema solare, alcuni di loro bombardano la superficie della Luna e sollevano molecole d'acqua che rimbalzano in nuove posizioni.

Allo stesso modo, meteoroidi ribelli si schiantano costantemente sulla superficie e sradicano il terreno mescolato a pezzi d'acqua ghiacciata. I meteoroidi possono far scagliare queste particelle del suolo, che sono molte volte più piccole della larghezza di un capello umano, fino a 19 miglia (30 chilometri) di distanza dal luogo dell'impatto, a seconda delle dimensioni del meteoroide. Le particelle possono viaggiare così lontano perché la Luna ha una gravità bassa e non c'è aria per rallentare le cose:"Quindi ogni volta che hai uno di questi impatti, uno strato sottilissimo di granelli di ghiaccio si stende sulla superficie, esposto al calore del sole e all'ambiente spaziale, ed eventualmente sublimata o persa per altri processi ambientali, " ha detto Dana Hurley, uno scienziato planetario presso il Laboratorio di Fisica Applicata della Johns Hopkins University di Laurel, Maryland.

Mentre è importante considerare che anche nei crateri in ombra l'acqua sta lentamente filtrando, è possibile che venga aggiunta acqua, pure, la nota degli autori dell'articolo. Comete ghiacciate che si schiantano sulla Luna, più il vento solare, potrebbe ricostituirlo come parte di un ciclo idrico globale; è qualcosa che gli scienziati stanno cercando di capire. Inoltre, non è chiaro quanta acqua ci sia. Si trova solo nello strato superiore della superficie lunare o si estende in profondità nella crosta lunare, gli scienziati si chiedono?

In entrambi i casi, lo strato più alto dei fondi dei crateri polari viene rielaborato nel corso di migliaia di anni, secondo i calcoli di Farrell, Hurley, e la loro squadra. Perciò, le deboli chiazze di gelo che gli scienziati hanno rilevato ai poli utilizzando strumenti come lo strumento Lyman Alpha Mapping Project (LAMP) di LRO potrebbero essere solo 2, 000 anni, invece di milioni o miliardi di anni come alcuni potrebbero aspettarsi, La squadra di Farrell ha stimato. "Non possiamo pensare a questi crateri come a punti morti ghiacciati, " ha osservato.

Per confermare i calcoli della sua squadra, Farrell ha detto, un futuro strumento in grado di rilevare il vapore acqueo dovrebbe trovare, sopra la superficie della Luna, da una a 10 molecole d'acqua per centimetro cubo liberate dagli impatti.

La buona notizia per la futura esplorazione lunare

Per la prossima scienza ed esplorazione, la dispersione delle particelle d'acqua potrebbe essere una grande notizia. Significa che gli astronauti potrebbero non aver bisogno di sottoporre se stessi e i loro strumenti al duro ambiente dei fondi dei crateri in ombra per trovare terreno ricco d'acqua:potrebbero trovarlo semplicemente nelle regioni soleggiate vicine.

"Questa ricerca ci dice che i meteoroidi stanno facendo parte del lavoro per noi e trasportano materiale dai luoghi più freddi ad alcune delle regioni di confine dove gli astronauti possono accedervi con un rover a energia solare, " Ha detto Hurley. "Ci sta anche dicendo che quello che dobbiamo fare è arrivare sulla superficie di una di queste regioni e ottenere alcuni dati di prima mano su ciò che sta accadendo."

Raggiungere la superficie lunare renderebbe molto più facile valutare quanta acqua c'è sulla Luna. Perché identificare l'acqua da lontano, in particolare nei crateri permanentemente in ombra, è un affare complicato. The primary way that scientists find water is through remote sensing instruments that can identify what chemical elements things are made of based on the light they reflect or absorb. "But for that, you need a light source, " Hurley said. "And by definition, these permanently shadowed regions don't have a strong one."

Understanding the Water Environment on the Moon

Until NASA astronauts get back to the Moon to dig up some soil, or the agency sends new instruments near the surface that can sniff out floating water molecules, the research team's theory about the influence of meteoroids on the environment inside shadowed craters could help chip away at some of the mysteries surrounding the Moon's water. It already has helped scientists understand if the uppermost surface water is new or ancient, or how it may migrate around the Moon. Another thing meteoroid impacts to the crater floors could help explain is why scientists are finding patches of wispy frost diluted in regolith, or Moon soil, rather than blocks of pure water ice.

Even though water questions abound, it's important to remember, Farrell said, that it was only in the last decade that scientists found evidence that the Moon is not a dry, dead rock, as many had long assumed. The LRO, with its thousands of orbits and 1 petabyte of returned science data (equivalent to about 200, 000, high-definition, feature-length films streamed online), has been instrumental. So has the Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS), which revealed frozen water after purposely crashing into Cabeus crater in 2009 and releasing a plume of preserved material from the crater floor that included water.

"We suspected there was water at the poles and learned for sure from LCROSS, but we now have evidence that there's water at mid latitudes, " Farrell said. "We also have evidence that there's water coming from micrometeoroid impacts, and we have measurements of frost. But the question is, how are all these water sources related?"

That's a question Farrell and his colleagues are closer to answering than ever before.