Poco si sa della struttura interna della Luna, ma un importante passo avanti è stato fatto da uno scienziato dell'Università del Rhode Island che ha condotto esperimenti che le hanno permesso di determinare la temperatura al confine del nucleo e del mantello della Luna.

Ha scoperto che la temperatura era compresa tra 1, 300 e 1, 470 gradi Celsius, che è nella fascia alta di un intervallo di 800 gradi che gli scienziati precedenti avevano determinato.

"Per comprendere la struttura interna della Luna oggi, bisognava inchiodare meglio lo stato termico, "ha detto Ananya Mallik, un assistente professore di geoscienze dell'URI che si è unito alla facoltà dell'Università nel dicembre 2018. "Ora abbiamo i due punti di ancoraggio - il confine del nucleo-mantello e la temperatura superficiale misurata da Apollo - e questo ci aiuterà a creare un profilo di temperatura attraverso la Luna. Abbiamo bisogno di quel profilo di temperatura per determinare lo stato interno, struttura e composizione della Luna."

La temperatura superficiale della Luna è di circa -20 C.

Secondo Malik, la Luna ha un nucleo di ferro, come quello della Terra, e ricerche precedenti che utilizzavano dati sismici avevano scoperto che tra il 5 e il 30 percento del materiale al confine del nucleo e del mantello era allo stato liquido o fuso.

"La grande domanda è, perché dovremmo avere della fusione presente nella Luna a quella profondità, " ha detto Malik.

Per iniziare a rispondere a questa domanda, Mallik ha condotto una serie di esperimenti nel 2016 presso l'Istituto di ricerca bavarese di geochimica e geofisica sperimentale in Germania utilizzando un dispositivo multi-incudine in grado di esercitare le alte pressioni che si trovano nelle profondità della Luna. Preparò un minuscolo campione di materiale simile a quello trovato sulla Luna, l'ho schiacciato nel dispositivo a 45, 000 volte la pressione atmosferica terrestre, che è la pressione che si crede esista al confine nucleo-mantello della Luna, e ha utilizzato un riscaldatore di grafite per aumentare la temperatura del campione fino a quando non si è parzialmente sciolto.

"L'obiettivo era determinare quale intervallo di temperatura avrebbe prodotto una fusione dal 5 al 30 percento, che ci direbbe l'intervallo di temperatura del confine nucleo-mantello, " lei disse.

Ora che l'intervallo di temperatura al confine è stato ristretto, gli scienziati possono iniziare a sviluppare un profilo di temperatura più preciso della Luna e procedere a determinare un profilo dei minerali che compongono il mantello dalla sua crosta al suo nucleo.

"È importante conoscere la composizione della Luna per capire meglio perché si è evoluta così com'è, "Ha detto Mallik. "Le storie della Terra e della Luna sono state intrecciate fin dall'inizio. Infatti, entrambi sono il prodotto di una grande collisione tra la proto-Terra e un corpo di circa le dimensioni di Marte avvenuta oltre 4,5 miliardi di anni fa. Quindi, per capire meglio la nostra Terra, dobbiamo conoscere il nostro vicino più prossimo perché tutti abbiamo avuto un inizio comune.

"La terra è complicata, " ha continuato. "Qualsiasi somiglianza nella composizione tra la Terra e la Luna può darci un'idea di come si sono formati questi due corpi planetari, quale fosse l'energia della collisione, e come gli elementi sono stati suddivisi tra di loro."

Il geoscienziato dell'URI ha notato che la Terra si è evoluta attraverso il processo della tettonica a zolle, che è responsabile della distribuzione dei continenti, la topografia della superficie terrestre, la regolazione del clima a lungo termine, e forse anche l'origine della vita. Ma non ci sono prove di tettonica a zolle sulla Luna.

"Tutto ciò che accade sulla Terra accade a causa della tettonica a zolle, " ha detto. "Cosa ci dice questo sul nostro pianeta quando la Luna non sperimenta questo processo? È lo stesso argomento per cui studiamo Marte e Venere. Sono i nostri prossimi vicini più prossimi, e tutti abbiamo avuto un inizio comune, ma perché sono così diversi dal nostro pianeta?"

I prossimi passi nella ricerca di Mallik riguarderanno la determinazione sperimentale della densità del materiale fuso al confine nucleo-mantello, che raffinerà ulteriormente l'intervallo di temperatura. In collaborazione con Heidi Fuqua Haviland al Marshall Space Flight Center della NASA e Paul Bremner all'Università della Florida, poi combinerà questi risultati con metodi computazionali per ricavare il profilo della temperatura e la composizione dell'interno della Luna.

La ricerca di Mallik è stata pubblicata il 1 aprile sulla rivista Geochimica et Cosmochimica .