Un nuovo studio mostra che intorno all'antica Luna si è prodotta un'atmosfera, 3-4 miliardi di anni fa, quando intense eruzioni vulcaniche hanno vomitato gas sopra la superficie più velocemente di quanto potessero fuggire nello spazio. Lo studio, supportato dal Solar System Exploration Research Virtual Institute della NASA, è stato pubblicato in Lettere di Scienze della Terra e dei Pianeti .

Quando si guarda la Luna, si possono facilmente vedere superfici scure di basalto vulcanico che riempiono grandi bacini d'impatto. Quei mari di basalto, conosciuta come maria, eruttò mentre l'interno della Luna era ancora caldo e generando pennacchi magmatici che a volte rompevano la superficie lunare e scorrevano per centinaia di chilometri. Le analisi dei campioni Apollo indicano che quei magmi trasportavano componenti di gas, come il monossido di carbonio, gli ingredienti per l'acqua, zolfo, e altre specie volatili.

Nel nuovo lavoro, Dott.ssa Debra H. Needham, Ricercatore presso il Marshall Space Flight Center della NASA, e il dottor David A. Kring, Scienziato senior dell'Associazione per la ricerca spaziale delle università (USRA), al Lunar and Planetary Institute (LPI), calcolò le quantità di gas che si alzavano dalle lave in eruzione mentre scorrevano sulla superficie e mostrò che quei gas si accumulavano intorno alla Luna per formare un'atmosfera transitoria. L'atmosfera era più densa durante il picco dell'attività vulcanica circa 3,5 miliardi di anni fa e, quando creato, sarebbe sopravvissuto per circa 70 milioni di anni prima di essere perso nello spazio.

I due maggiori impulsi di gas sono stati prodotti quando i mari di lava hanno riempito i bacini di Serenitatis e Imbrium circa 3,8 e 3,5 miliardi di anni fa, rispettivamente. I margini di quei mari di lava furono esplorati dagli astronauti delle missioni Apollo 15 e 17, che ha raccolto campioni che non solo hanno fornito le età delle eruzioni, ma conteneva anche prove dei gas prodotti dalle lave lunari in eruzione.

Needham della NASA dice, "La quantità totale di H2O rilasciata durante la collocazione dei basalti della cavalla è quasi il doppio del volume dell'acqua nel lago Tahoe. Sebbene gran parte di questo vapore sarebbe stato perso nello spazio, una frazione significativa potrebbe aver raggiunto i poli lunari. Ciò significa che alcuni dei volatili polari lunari che vediamo ai poli lunari potrebbero aver avuto origine all'interno della Luna".

David Kring nota, "Questo lavoro cambia drasticamente la nostra visione della Luna da un corpo roccioso senz'aria a uno che era circondato da un'atmosfera più diffusa di quella che circonda Marte oggi". Quando la Luna aveva quell'atmosfera, era quasi 3 volte più vicino alla Terra di quanto non sia oggi e sarebbe apparso quasi 3 volte più grande nel cielo.

Questa nuova immagine della Luna ha importanti implicazioni per l'esplorazione futura. L'analisi di Needham e Kring quantifica una fonte di sostanze volatili che potrebbe essere stata intrappolata dall'atmosfera nel freddo, regioni permanentemente in ombra vicino ai poli lunari e, così, può fornire una fonte di ghiaccio adatta per un programma di esplorazione lunare sostenuto. I volatili intrappolati nei depositi ghiacciati potrebbero fornire aria e carburante agli astronauti che conducono operazioni sulla superficie lunare e, potenzialmente, per missioni oltre la Luna.

Nell'ultimo decennio, la ricerca di volatili all'interno della Luna e sulla superficie della Luna si è intensificata. Quei volatili possono contenere indizi sul materiale che si è accumulato per formare la Terra e la Luna e, così, le nostre origini planetarie. I volatili potrebbero anche fornire le risorse in situ necessarie per attività di superficie lunare sostenute che potrebbero seguire lo sviluppo del nuovo veicolo dell'equipaggio Orion della NASA e una struttura Gateway che potrebbe orbitare attorno alla Luna. Inoltre, risorse robotiche, come il Resource Prospector della NASA, sono in fase di sviluppo per esplorare la natura e la distribuzione dei depositi volatili che potrebbero essere adatti per l'analisi scientifica e il recupero. Sulla base dei nuovi risultati di Needham e Kring, quelle risorse potrebbero recuperare ghiaccio che è parzialmente composto da sostanze volatili eruttate da fessure vulcaniche oltre 3 miliardi di anni fa.