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    Uno studio della NASA ha scoperto che le tempeste solari potrebbero innescare il suolo ai poli della luna

    Una mappa che mostra le regioni permanentemente in ombra (blu) che coprono circa il 3% del polo sud della luna. Credito:missione NASA Goddard/LRO

    Potenti tempeste solari possono caricare il terreno in condizioni gelide, regioni permanentemente in ombra vicino ai poli lunari, e possono eventualmente produrre "scintille" che potrebbero vaporizzare e sciogliere il terreno, forse tanto quanto gli impatti di meteoroidi, secondo una ricerca finanziata dalla NASA. Questa alterazione potrebbe diventare evidente quando si analizzano campioni futuri di queste regioni che potrebbero contenere la chiave per comprendere la storia della luna e del sistema solare.

    La luna non ha quasi atmosfera, quindi la sua superficie è esposta al duro ambiente spaziale. Gli impatti di piccoli meteoroidi agitano costantemente o "giardano" lo strato superiore di polvere e roccia, chiamata regolite, sulla Luna. "Circa il 10 percento di questo strato di giardini è stato fuso o vaporizzato da impatti di meteoroidi, ", ha affermato Andrew Jordan dell'Università del New Hampshire, Durham. "Abbiamo scoperto che nelle regioni permanentemente in ombra della luna, le scintille delle tempeste solari potrebbero sciogliersi o vaporizzare una percentuale simile." Jordan è l'autore principale di un articolo su questa ricerca pubblicato online in Icaro 31 agosto 2016.

    Attività solare esplosiva, come brillamenti ed espulsioni di massa coronale, esplosioni altamente energetiche, particelle cariche elettricamente nello spazio. L'atmosfera terrestre ci protegge dalla maggior parte di queste radiazioni, ma sulla luna, queste particelle, ioni ed elettroni, colpiscono direttamente la superficie. Si accumulano in due strati sotto la superficie; gli ioni voluminosi non possono penetrare in profondità perché è più probabile che colpiscano gli atomi nella regolite, quindi formano uno strato più vicino alla superficie mentre i minuscoli elettroni scivolano attraverso e formano uno strato più profondo. Gli ioni hanno carica positiva mentre gli elettroni portano carica negativa. Poiché le cariche opposte si attraggono, normalmente queste cariche fluiscono l'una verso l'altra e si bilanciano.

    Nell'agosto 2014, però, Il team di Jordan ha pubblicato risultati di simulazione che prevedevano che forti tempeste solari avrebbero fatto sì che la regolite nelle regioni in ombra permanente (PSR) della luna accumulasse carica in questi due strati fino a quando non viene rilasciata in modo esplosivo, come un fulmine in miniatura. I PSR sono così gelidi che la regolite diventa un pessimo conduttore di elettricità. Perciò, durante intense tempeste solari, ci si aspetta che la regolite dissipi l'accumulo di carica troppo lentamente per evitare gli effetti distruttivi di una scarica elettrica improvvisa, chiamata rottura dielettrica. La ricerca stima la misura in cui questo processo può alterare la regolite.

    Mentre guardi la Luna nel corso di un mese, noterai che diverse caratteristiche sono illuminate dal Sole in momenti diversi. Però, ci sono alcune parti della Luna che non vedono mai la luce del sole. Queste aree sono chiamate regioni permanentemente in ombra, e appaiono scuri perché a differenza della Terra, l'asse della Luna è quasi perpendicolare alla direzione della luce del sole. Il risultato è che il fondo di certi crateri non è mai puntato verso il Sole, con qualche oscurità rimasta per oltre due miliardi di anni. Però, grazie ai nuovi dati del Lunar Reconnaissance Orbiter della NASA, ora possiamo vedere in questi crateri scuri con dettagli incredibili. Credito:missione NASA Goddard/LRO

    "Questo processo non è completamente nuovo per la scienza spaziale:le scariche elettrostatiche possono verificarsi in qualsiasi materiale (dielettrico) scarsamente conduttore esposto a intense radiazioni spaziali, ed è in realtà la principale causa di anomalie dei veicoli spaziali, " ha detto Timothy Stubbs del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, un coautore del documento. L'analisi del team si è basata su questa esperienza. Dagli studi sui veicoli spaziali e dall'analisi dei campioni delle missioni lunari Apollo della NASA, i ricercatori sapevano quanto spesso si verificano grandi tempeste solari. Da precedenti ricerche lunari, hanno stimato che il millimetro più alto di regolite sarebbe stato sepolto da impatti di meteoroidi dopo circa un milione di anni, quindi sarebbe troppo profondo per essere soggetto a carica elettrica durante le tempeste solari. Quindi hanno stimato l'energia che sarebbe stata depositata in un milione di anni sia dagli impatti dei meteoroidi che dalla rottura dielettrica causata dalle tempeste solari, e ha scoperto che ogni processo rilascia energia sufficiente per alterare la regolite di una quantità simile.

    "Gli esperimenti di laboratorio mostrano che la rottura dielettrica è un processo esplosivo su piccola scala, " disse Jordan. "Durante il guasto, i canali potrebbero essere fusi e vaporizzati attraverso i granelli di terreno. Alcuni dei grani potrebbero persino essere spazzati via dalla minuscola esplosione. I PSR sono luoghi importanti sulla luna, perché contengono indizi sulla storia della luna, come il ruolo svolto da un materiale facilmente vaporizzabile come l'acqua. Ma per decifrare quella storia, dobbiamo sapere in che modo i PSR non sono immacolati; questo è, come sono stati alterati dall'ambiente spaziale, comprese tempeste solari e impatti di meteoroidi".

    Illustrazione che mostra come le particelle energetiche solari possono causare la rottura dielettrica nella regolite lunare in una regione in ombra permanente (PSR). Piccoli eventi di guasto potrebbero verificarsi in tutto il piano del PSR. Credito:NASA/Andrew Jordan

    Il prossimo passo è cercare prove di rottura dielettrica nei PSR e determinare se potrebbe accadere in altre aree della luna. Le osservazioni della navicella spaziale Lunar Reconnaissance Orbiter della NASA indicano che il suolo nei PSR è più poroso o "soffice" rispetto ad altre aree, cosa che ci si potrebbe aspettare se la rottura stesse facendo saltare in aria alcuni dei grani di terreno lì. Però, esperimenti, alcuni già in corso, sono necessari per confermare che il guasto è responsabile di ciò. Anche, la notte lunare è lunga, circa due settimane, quindi può diventare abbastanza fredda da provocare la rottura in altre aree della luna, secondo la squadra. Potrebbe anche esserci materiale "scintillante" nei campioni Apollo, ma la difficoltà sarebbe determinare se questo materiale è stato alterato dalla rottura o dall'impatto di un meteoroide. Il team sta lavorando con gli scienziati del Laboratorio di fisica applicata della Johns Hopkins University su esperimenti per vedere come la rottura colpisce la regolite e per cercare eventuali segni rivelatori che potrebbero distinguerlo dagli effetti degli impatti di meteoroidi.


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