Frammenti di roccia lunare riportati dalla superficie lunare dagli astronauti delle missioni spaziali Apollo stanno fornendo nuove informazioni sulla provenienza dell'acqua vivificante del nostro pianeta.

La prossima volta che bevi un sorso d'acqua, prenditi un momento per considerare da dove viene. Potrebbe aver viaggiato da un serbatoio locale al tuo rubinetto, mentre l'acqua in bottiglia può provenire interamente da sorgenti di un altro paese.

Ma una nuova ricerca suggerisce che l'acqua che beviamo e da cui dipendiamo per sostenere la vita qui sulla Terra potrebbe avere le sue origini in un luogo molto più lontano:lo spazio.

Una nuova analisi dei frammenti di roccia lunare riportati dagli astronauti dell'Apollo negli anni '60 e '70 suggerisce che gran parte dell'acqua sul nostro pianeta è stata trasportata qui da asteroidi e comete che si sono scontrati con la Terra poco dopo la sua formazione, 4,54 miliardi di anni fa.

La ricerca, che utilizza tecniche moderne per osservare la composizione delle tracce chimiche nelle rocce, sta anche fornendo nuove prove a sostegno delle teorie su come si sia formata la Luna stessa e su come siano arrivate le tracce d'acqua trovate sulla sua superficie.

"La luna è come una capsula del tempo, ", ha affermato il professor Frédéric Moynier, un cosmochimico all'Institut de Physique du Globe de Paris, in Francia. "Le sue rocce sono molto più antiche di qualsiasi cosa possiamo trovare qui sulla Terra, quindi contengono molte informazioni preziose."

Invariato

L'attività vulcanica e il continuo movimento delle placche tettoniche hanno distrutto tutte le rocce più antiche qui sulla Terra. Il più antico che si trova qui, trovato in alcune località come la Groenlandia, hanno solo 3,8 miliardi di anni.

le rocce della luna, però, sono rimasti sostanzialmente invariati da quando si è formato 4,51 miliardi di anni fa. Nascoste all'interno dei minerali nelle rocce ci sono piccole quantità di sostanze chimiche come zinco, potassio, rame, cromo e persino acqua, che è stato trovato anche in piccoli depositi congelati nei crateri da impatto di meteoriti sulla superficie lunare lo scorso anno. Queste sostanze chimiche sono note come volatili a causa dei loro punti di ebollizione relativamente bassi, il che significa che possono evaporare dalla superficie di un pianeta o di una luna.

Osservando le quantità relative di diversi isotopi di questi volatili nelle rocce lunari, scienziati come il prof. Moynier hanno raccolto informazioni sulla storia antica della luna e le hanno confrontate con ciò che troviamo qui sulla Terra.

I rapporti di questi isotopi agiscono come un'impronta digitale che può essere utilizzata per abbinare la fonte dei materiali trovati sulla Terra e sulla luna. Dottor Mahesh Anand, un lettore di scienze planetarie presso l'Open University nel Regno Unito e leader di un progetto chiamato RESOLVE, ha utilizzato sofisticate tecniche di spettroscopia per studiare gli isotopi volatili intrappolati all'interno dei cristalli di un minerale chiamato apatite nelle rocce riportate dalle missioni Apollo.

Lui e i suoi colleghi li hanno poi confrontati con le composizioni isotopiche dei volatili qui sulla Terra, insieme a quelli trovati su asteroidi e comete, che sono stati ottenuti da meteoriti trovati sulla Terra e da missioni spaziali interplanetarie per visitare le comete, come la recente missione Rosetta dell'Agenzia spaziale europea.

Acqua

Tre anni fa, Il dottor Anand faceva parte di uno studio che proponeva che l'80-90% dell'acqua sulla Terra e sulla luna provenisse da una fonte simile a un asteroide. "Meno del 10% proveniva da una fonte simile a una cometa, " Egli ha detto.

L'anno scorso, lui e il suo team hanno pubblicato ulteriori risultati basati su analisi ad alta precisione degli isotopi di ossigeno trovati nelle rocce sulla Terra e sulla luna. Hanno trovato solo piccole differenze tra le proprietà isotopiche sui due corpi.

"Se l'acqua fosse arrivata dopo che si era formata la luna, i due avrebbero avuto impronte isotopiche molto diverse, " ha detto il dottor Anand. "Suggerisce che la Terra e la luna hanno ricevuto l'acqua insieme allo stesso tempo".

Ciò indica uno scenario allettante:per un piccolo corpo come la luna avere ottenuto la stessa composizione isotopica suggerisce che potrebbe aver fatto parte dello stesso pianeta. Supporta le teorie secondo cui un protopianeta delle dimensioni di Marte chiamato Theia si è schiantato sulla Terra poco più di 4,54 miliardi di anni fa, gettare una doccia o vapore e detriti, che si condensò per formare la nostra luna.

Se la Terra e la luna si fossero formate in questo gigantesco impatto dopo che l'acqua era già arrivata, come suggeriscono ora i risultati del Dr. Anand e di altri team, la luna avrebbe dovuto ricevere una parte di quell'acqua. Piccole quantità di ossigeno e idrogeno intrappolate all'interno delle rocce sotto la superficie suggeriscono che una volta c'era più acqua sulla luna di quanta ce ne sia ora. Recenti missioni senza equipaggio sulla luna hanno scoperto alcuni resti di ghiaccio d'acqua intrappolati in crateri riparati intorno ai poli, ma gran parte della superficie lunare è ora asciutta.

Allora, dove è andata a finire l'acqua della luna?

È qui che entra in gioco il lavoro del Prof. Moynier. Sta conducendo un progetto chiamato PRISTINE che mira a misurare i livelli isotopici dei volatili nella roccia lunare per scoprire cosa è successo all'acqua sulla luna.

"La differenza tra gli isotopi è di peso poiché gli atomi hanno un diverso numero di neutroni nel nucleo, " ha detto il prof. Moynier. "Quando riscaldi sostanze volatili come lo zinco, potassio e acqua, gli isotopi si comportano in modi diversi. Quelli più leggeri si trasformeranno in vapore più facilmente mentre quelli più pesanti rimarranno nel residuo".

proxy

Osservando il rapporto tra isotopi pesanti e quelli leggeri in più di 40 campioni di roccia Apollo, Il prof. Moynier e il suo team hanno ricostruito parte della storia dell'acqua e di altri elementi volatili sulla luna.

Si sono concentrati su sostanze volatili solide come lo zinco e il potassio perché ne esistono concentrazioni relativamente più elevate nelle rocce lunari rispetto all'acqua.

"L'acqua è così volatile che ce n'è pochissima nelle rocce lunari, il che rende difficile rilevare nei piccoli campioni di cui ci occupiamo, " ha spiegato il prof. Moynier. "Quindi possiamo usare altri volatili come lo zinco, potassio e rame come proxy che possono dirci qualcosa su cosa è successo all'acqua. Comunque, c'è 100 volte meno zinco nelle rocce lunari di quelle sulla Terra".

Il prof. Moynier e i suoi colleghi hanno scoperto che oltre ad avere molto meno cromo, zinco e altri volatili solidi, le tracce della luna avevano rapporti isotopici diversi rispetto alla Terra:le loro avevano isotopi molto più pesanti.

"Suggerisce che la luna si sia esaurita in questi elementi volatili per evaporazione ad un certo punto, " Egli ha detto.

Crede che, piuttosto che perdersi nel gigantesco impatto che ha separato la luna dalla Terra, in primo luogo, potrebbe aver perso la sua acqua e altri volatili qualche tempo dopo.

Si pensa che dopo che la luna ha cominciato a formarsi in seguito al gigantesco impatto, la sua superficie rimase fusa per diversi milioni di anni. Si pensa che questo oceano di magma sia ciò che ha portato alle distintive aree chiare e scure, o cavalla, visibili sulla superficie lunare.

"Poiché la distribuzione degli isotopi dipende dalla temperatura, possiamo usarlo come termometro per dirci cosa è successo, " ha detto il prof. Moynier. Lui e il suo team hanno usato isotopi di cromo per calibrare alla temperatura ciò che stavano vedendo nei campioni lunari.

Hanno scoperto che i volatili non sono stati persi alle temperature estremamente elevate che ci si aspetterebbe in un evento come un impatto gigante, ma a temperature inferiori a 1, 200 gradi C.

Gravità

"Questo è esattamente quello che dovrebbe essere la temperatura dell'oceano di magma della luna, " ha detto il prof. Moynier. "Quello che vediamo è che la luna ha perso i suoi volatili non durante l'impatto gigante stesso, ma forse un milione di anni dopo.

"Sono evaporati, ma a causa della gravità della Terra, probabilmente poi sono ricaduti sulla Terra. Quindi parte della nostra acqua e altri volatili provengono dalla luna. Non molto, ma alcuni."

Ma anche la storia non finisce qui. Dr. Anand e la sua collega Dr. Ana Černok, un geochimico alla Open University, hanno studiato l'effetto degli impatti dei meteoroidi sulle composizioni isotopiche dei volatili nelle rocce lunari.

Raccolti da una varietà di siti durante la missione con equipaggio dell'Apollo 17 della NASA sulla luna nel 1972, i campioni sono costituiti da rocce superficiali, carote perforate sotto la superficie, e materiale proveniente da crateri da impatto.

I due sono stati in grado di cercare segni di shock nei cristalli di apatite che sarebbero stati causati da impatti di meteoroidi. Hanno scoperto che mentre alcuni dei campioni mostrano segni significativi di shock, le composizioni isotopiche rimangono in gran parte inalterate.

Ciò suggerisce che i volatili come l'acqua intrappolati all'interno di questi cristalli non sono stati alterati nonostante il bombardamento di meteoriti sulla luna. Altre sostanze come l'uranio intrappolato all'interno dei cristalli di apatite insieme all'acqua hanno anche permesso loro di datare quando si sono formati.

I risultati devono ancora essere pubblicati, ma il dottor Anand dice che stanno trovando età che non sono mai state registrate nei campioni lunari.

"Stiamo ancora cercando di capirlo da soli, ma sembra indicare un evento unico nella storia geologica del sistema Terra-Luna".