Ricercatori della NASA e del Laboratorio di Fisica Applicata della Johns Hopkins University di Laurel, Maryland, riferiscono che flussi di meteoroidi che colpiscono la Luna infondono nella sottile atmosfera lunare un vapore acqueo di breve durata.

I risultati aiuteranno gli scienziati a comprendere la storia dell'acqua lunare, una potenziale risorsa per sostenere operazioni a lungo termine sulla Luna e l'esplorazione umana dello spazio profondo. I modelli avevano previsto che gli impatti di meteoroidi avrebbero potuto rilasciare acqua dalla Luna sotto forma di vapore, ma gli scienziati non avevano ancora osservato il fenomeno.

Ora, il team ha trovato dozzine di questi eventi nei dati raccolti da Lunar Atmosphere e Dust Environment Explorer della NASA. LADEE era una missione robotica che orbitava intorno alla Luna per raccogliere informazioni dettagliate sulla struttura e la composizione della sottile atmosfera lunare, e determinare se la polvere viene sollevata nel cielo lunare.

"Abbiamo rintracciato la maggior parte di questi eventi in flussi di meteoroidi noti, ma la parte davvero sorprendente è che abbiamo anche trovato prove di quattro flussi di meteoroidi che prima non erano stati scoperti, " ha detto Mehdi Benna del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, e l'Università del Maryland Contea di Baltimora. Benna è l'autore principale dello studio, pubblicato in Geoscienze naturali .

I flussi di meteoroidi appena identificati, osservato da LADEE, avvenuto il 9 gennaio 2 aprile, 5 e 9 aprile, 2014.

Ci sono prove che la Luna ha acqua (H2O) e idrossile (OH), un parente più reattivo di H2O. Ma continuano i dibattiti sulle origini dell'acqua, se è ampiamente distribuito e quanto potrebbe essere presente.

"La Luna non ha quantità significative di H2O o OH nella sua atmosfera per la maggior parte del tempo, " ha detto Richard Elphic, lo scienziato del progetto LADEE presso l'Ames Research Center della NASA nella Silicon Valley in California. "Ma quando la Luna è passata attraverso uno di questi flussi di meteoroidi, abbastanza vapore è stato espulso per noi per rilevarlo. Poi, quando l'evento è finito, l'H2O o l'OH sono andati via."

Gli scienziati lunari usano spesso il termine "acqua" per riferirsi sia a H2O che a OH. Capire quanta H2O e quanto OH sono presenti è qualcosa che le future missioni lunari potrebbero affrontare.

LADEE, che è stato costruito e gestito dall'Ames Research Center della NASA nella Silicon Valley della California, rilevato il vapore utilizzando il suo spettrometro di massa neutro, uno strumento costruito da Goddard. La missione ha orbitato intorno alla Luna da ottobre 2013 ad aprile 2014 e ha raccolto informazioni dettagliate sulla struttura e la composizione dell'atmosfera lunare, o più correttamente, l'"esosfera, un debole involucro di gas intorno alla Luna.

Per rilasciare acqua, i meteoroidi dovevano penetrare almeno 3 pollici (8 centimetri) sotto la superficie. Sotto questo strato superiore asciutto come l'osso si trova un sottile strato di transizione, poi uno strato idratato, dove le molecole d'acqua probabilmente si attaccano a pezzi di terreno e roccia, chiamato regolite.

Dalle misurazioni dell'acqua nell'esosfera, i ricercatori hanno calcolato che lo strato idratato ha una concentrazione di acqua di circa 200-500 parti per milione, o da circa 0,02 a 0,05% in peso. Questa concentrazione è molto più secca del suolo terrestre più arido, ed è coerente con studi precedenti. È così secco che sarebbe necessario elaborare più di una tonnellata di regolite per raccogliere 16 once d'acqua.

Poiché il materiale sulla superficie lunare è soffice, anche un meteoroide di una frazione di pollice (5 millimetri) di diametro può penetrare abbastanza lontano da rilasciare uno sbuffo di vapore. Ad ogni impatto, una piccola onda d'urto si espande ed espelle l'acqua dall'area circostante.

Quando un flusso di meteoroidi piove sulla superficie lunare, l'acqua liberata entrerà nell'esosfera e si diffonderà attraverso di essa. Circa due terzi di quel vapore fugge nello spazio, ma circa un terzo atterra sulla superficie della Luna.

Questi risultati potrebbero aiutare a spiegare i depositi di ghiaccio nelle trappole fredde nelle zone oscure dei crateri vicino ai poli. La maggior parte dell'acqua conosciuta sulla Luna si trova in trappole fredde, dove le temperature sono così basse che il vapore acqueo e altri volatili che incontrano la superficie rimarranno stabili per un tempo molto lungo, forse fino a diversi miliardi di anni. Gli attacchi di meteoroidi possono trasportare l'acqua sia dentro che fuori dalle trappole fredde.

Il team ha escluso la possibilità che tutta l'acqua rilevata provenisse dai meteoroidi stessi.

"Sappiamo che parte dell'acqua deve provenire dalla Luna, perché la massa d'acqua che viene rilasciata è maggiore della massa d'acqua all'interno dei meteoroidi in arrivo, ", ha detto il secondo autore del documento, Dana Hurley del Laboratorio di Fisica Applicata della Johns Hopkins University.

L'analisi indica che gli impatti dei meteoroidi rilasciano acqua più velocemente di quanto possa essere prodotta dalle reazioni che si verificano quando il vento solare colpisce la superficie lunare.

"L'acqua che si perde è probabilmente antica, risalenti alla formazione della Luna o depositati all'inizio della sua storia, " disse Benna.

La NASA sta guidando un ritorno sostenibile sulla Luna con partner commerciali e internazionali per espandere la presenza umana nello spazio e riportare nuove conoscenze e opportunità.