Gli scienziati della NASA mostrano come gli ingredienti per l'acqua potrebbero essere prodotti sulla superficie della luna, una fabbrica chimica. Credito:NASA Goddard Space Flight Center/Ernie Wright
Quando un flusso di particelle cariche noto come vento solare sventola sulla superficie della Luna a 450 chilometri al secondo (o quasi 1 milione di miglia all'ora), arricchiscono la superficie lunare di ingredienti che potrebbero produrre acqua, Gli scienziati della NASA hanno scoperto.
Utilizzando un programma per computer, gli scienziati hanno simulato la chimica che si sviluppa quando il vento solare colpisce la superficie della Luna. Mentre il Sole invia protoni alla Luna, hanno trovato, quelle particelle interagiscono con gli elettroni sulla superficie lunare, formazione di atomi di idrogeno (H). Questi atomi poi migrano attraverso la superficie e si attaccano agli abbondanti atomi di ossigeno (O) legati alla silice (SiO2) e ad altre molecole portatrici di ossigeno che compongono il suolo lunare, o regolite. Insieme, l'idrogeno e l'ossigeno formano la molecola idrossile (OH), un componente dell'acqua, o H2O.
"Pensiamo all'acqua come a questo speciale, composto magico, " ha detto William M. Farrell, un fisico del plasma presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, che ha contribuito a sviluppare la simulazione. "Ma ecco la cosa sorprendente:ogni roccia ha il potenziale per fare acqua, soprattutto dopo essere stato irradiato dal vento solare."
Capire quanta acqua, o i suoi componenti chimici, è disponibile sulla Luna è fondamentale per l'obiettivo della NASA di inviare esseri umani a stabilirvi una presenza permanente, disse Orenthal James Tucker, un fisico di Goddard che ha guidato la ricerca sulla simulazione.
"Stiamo cercando di conoscere la dinamica del trasporto di risorse preziose come l'idrogeno intorno alla superficie lunare e in tutta la sua esosfera, o atmosfera molto sottile, così possiamo sapere dove andare per raccogliere quelle risorse, " ha detto Tucker, che ha recentemente descritto i risultati della simulazione sulla rivista Pianeti JGR .
Diversi veicoli spaziali hanno utilizzato strumenti a infrarossi che misurano la luce emessa dalla Luna per identificare la chimica della sua superficie. Questi includono il veicolo spaziale Deep Impact della NASA, che ha avuto numerosi incontri ravvicinati con il sistema Terra-Luna in rotta verso la cometa 103P/Hartley 2; La navicella spaziale Cassini della NASA, che passò la Luna nel suo cammino verso Saturno; e l'indiano Chandrayaan-1, che orbitava intorno alla Luna dieci anni fa. Tutti hanno trovato prove di acqua o dei suoi componenti (idrogeno o idrossile).
Il sole rilascia un flusso costante di particelle e campi magnetici chiamato vento solare. Questo vento solare colpisce i mondi attraverso il sistema solare con particelle e radiazioni - che possono fluire fino alle superfici planetarie a meno che non siano ostacolate da un'atmosfera, campo magnetico, o entrambi. Ecco come queste particelle solari interagiscono con alcuni pianeti selezionati e altri corpi celesti. Credito:Goddard Space Flight Center della NASA/Mary Pat Hrybyk-Keith
Ma come si formano questi atomi e composti sulla Luna è ancora una questione aperta. È possibile che gli impatti di meteoriti diano inizio alle necessarie reazioni chimiche, ma molti scienziati ritengono che il motore principale sia il vento solare.
simulazione di Tucker, che traccia il ciclo di vita degli atomi di idrogeno sulla Luna, sostiene l'idea del vento solare.
"Da ricerche precedenti, sappiamo quanto idrogeno arriva dal vento solare, sappiamo anche quanto c'è nell'atmosfera molto sottile della Luna, e abbiamo misurazioni dell'idrossile in superficie, "Tucker ha detto. "Quello che abbiamo fatto ora è capire come questi tre inventari di idrogeno sono intrecciati fisicamente".
Mostrare come si comportano gli atomi di idrogeno sulla Luna ha aiutato a capire perché i veicoli spaziali hanno trovato fluttuazioni nella quantità di idrogeno in diverse regioni della Luna. Meno idrogeno si accumula nelle regioni più calde, come l'equatore della luna, perché gli atomi di idrogeno depositati lì vengono energizzati dal Sole e rapidamente fuoriescono dalla superficie nell'esosfera, ha concluso la squadra. Al contrario, sembra che più idrogeno si accumuli nella superficie più fredda vicino ai poli perché c'è meno radiazione solare e il degassamento è rallentato.
Globale, La simulazione di Tucker mostra che mentre il vento solare fa esplodere continuamente la superficie della Luna, rompe i legami tra gli atomi di silicio, ferro e ossigeno che costituiscono la maggior parte del suolo lunare. Questo lascia atomi di ossigeno con legami insoddisfatti. Mentre gli atomi di idrogeno fluiscono attraverso la superficie della Luna, rimangono temporaneamente intrappolati con l'ossigeno sgangherato (più a lungo nelle regioni fredde che in quelle calde). Galleggiano da O a O prima di diffondersi finalmente nell'atmosfera della Luna, e, in definitiva, nello spazio. "L'intero processo è come una fabbrica chimica, " ha detto Farrell.
Una ramificazione chiave del risultato, Farrell ha detto, è che ogni corpo di silice esposto nello spazio, dalla Luna fino a un piccolo granello di polvere, ha il potenziale per creare idrossile e quindi diventare una fabbrica chimica per l'acqua.
