Quando gli astronauti dell'Apollo tornarono sulla Terra, arrivarono portando 380,96 chilogrammi (839,87 libbre) di rocce lunari. Dallo studio di questi campioni, gli scienziati hanno imparato molto sulla composizione della luna, così come la sua storia di formazione ed evoluzione. Per esempio, il fatto che alcune di queste rocce siano state magnetizzate ha rivelato che circa 3 miliardi di anni fa, la luna aveva un campo magnetico.

Proprio come la Terra, questo campo sarebbe stato il risultato di un effetto dinamo nel nucleo della luna. Ma fino a poco tempo fa gli scienziati non sono stati in grado di spiegare come la luna abbia potuto mantenere un tale effetto dinamo per così tanto tempo. Ma grazie a un nuovo studio condotto da un team di scienziati della divisione Astromaterials Research and Exploration Science (ARES) presso il Johnson Space Center della NASA, potremmo finalmente avere una risposta.

Ricapitolando, il nucleo magnetico terrestre è parte integrante di ciò che rende abitabile il nostro pianeta. Si ritiene che sia il risultato di un nucleo esterno liquido che ruota nella direzione opposta a quella del pianeta, questo campo protegge la superficie da gran parte della radiazione solare. Assicura inoltre che la nostra atmosfera non venga lentamente strappata via dal vento solare, che è quello che è successo con Marte.

Per il loro studio, che è stato recentemente pubblicato sulla rivista Lettere di Scienze della Terra e dei Pianeti , il team di ARES ha cercato di determinare come un fuso, un nucleo agitato potrebbe generare un campo magnetico sulla luna. Mentre gli scienziati hanno capito come il nucleo della luna avrebbe potuto alimentare un tale campo in passato, non sono stati chiari su come avrebbe potuto essere mantenuto per così tanto tempo.

A tal fine, il team di ARES ha preso in considerazione più linee di prove geochimiche e geofisiche per porre limiti alla composizione del nucleo. Come Kevin Righter, il capo del laboratorio di petrologia sperimentale ad alta pressione del JSC e l'autore principale dello studio, spiegato in un comunicato stampa della NASA:

"Il nostro lavoro lega i vincoli fisici e chimici e ci aiuta a capire come la luna ha acquisito e mantenuto il suo campo magnetico, un problema difficile da affrontare per qualsiasi corpo del sistema solare interno. Abbiamo creato diverse composizioni di nuclei sintetici basati sugli ultimi dati geochimici della luna , e li equilibrava alle pressioni e alle temperature dell'interno lunare."

Nello specifico, gli scienziati di ARES hanno condotto simulazioni di come il nucleo si sarebbe evoluto nel tempo, basato su diversi livelli di nichel, tenore di zolfo e carbonio. Consisteva nel preparare polveri o ferro, nichel, zolfo e carbonio e mescolandoli nelle giuste proporzioni, in base a recenti analisi di campioni di roccia Apollo.

Una volta preparate queste miscele, li hanno sottoposti a condizioni di calore e pressione coerenti con ciò che esiste al centro della luna. Hanno anche variato queste temperature e pressioni in base alla possibilità che la luna abbia subito cambiamenti di temperatura durante la sua storia iniziale e successiva, ovvero più calda durante la sua prima storia e più fresca in seguito.

Quello che hanno scoperto è che un nucleo lunare composto da ferro/nichel che aveva una piccola quantità di zolfo e carbonio, in particolare lo 0,5% di zolfo e lo 0,375% di carbonio in peso, era adatto. Un tale nucleo avrebbe un alto punto di fusione e probabilmente avrebbe iniziato a cristallizzare all'inizio della storia della luna, fornendo così il calore necessario per azionare la dinamo e alimentare un campo magnetico lunare.

Questo campo alla fine si sarebbe estinto dopo che il flusso di calore aveva portato il nucleo a raffreddarsi, arrestando così l'effetto dinamo. Questi risultati non solo forniscono una spiegazione per tutti i dati paleomagnetici e sismici che abbiamo attualmente sulla luna, è anche coerente con tutto ciò che sappiamo sulla composizione geochimica e geofisica della luna.

Prima di questo, i modelli di base tendevano a collocare il contenuto di zolfo della luna molto più alto. Ciò significherebbe che aveva un punto di fusione molto più basso, e avrebbe significato che la cristallizzazione non sarebbe potuta avvenire fino a molto più recentemente nella sua storia. Sono state proposte altre teorie, che vanno dalle forze semplici agli impatti che forniscono il calore necessario per alimentare una dinamo.

Però, lo studio del team ARES fornisce una spiegazione molto più semplice, e uno che sembra combaciare con tutto ciò che sappiamo sulla luna. Naturalmente, saranno necessari ulteriori studi prima che vi siano certezze sulla questione. Senza dubbio, ciò richiederà prima che gli esseri umani stabiliscano un avamposto permanente sulla luna per condurre ricerche.

Ma sembra che per il momento, uno dei misteri più profondi del sistema Terra-Luna potrebbe essere finalmente risolto.