Come un camaleonte del cielo notturno, la luna cambia spesso aspetto. Potrebbe sembrare più grande, più luminoso o più rosso, Per esempio, per le sue fasi, la sua posizione nel sistema solare o il fumo nell'atmosfera terrestre. (Non è fatto di formaggio verde, però.)

Un altro fattore nel suo aspetto è la dimensione e la forma delle particelle di polvere lunare, i piccoli granelli di roccia che ricoprono la superficie lunare. I ricercatori del National Institute of Standards and Technology (NIST) stanno ora misurando particelle di polvere lunare più piccole che mai, un passo verso una spiegazione più precisa del colore e della luminosità apparenti della luna. Questo a sua volta potrebbe aiutare a migliorare il monitoraggio dei modelli meteorologici e di altri fenomeni da parte delle telecamere satellitari che utilizzano la luna come fonte di calibrazione.

Ricercatori e collaboratori del NIST hanno sviluppato un metodo complesso per misurare l'esatta forma tridimensionale di 25 particelle di polvere lunare raccolte durante la missione Apollo 11 nel 1969. Il team comprende ricercatori dell'Air Force Research Laboratory, lo Space Science Institute e l'Università del Missouri-Kansas City.

Questi ricercatori studiano la polvere lunare da diversi anni. Ma come descritto in un nuovo articolo di giornale, ora hanno la nano tomografia computerizzata a raggi X (XCT), che ha permesso loro di esaminare la forma di particelle di appena 400 nanometri (miliardesimi di metro) di lunghezza.

Il team di ricerca ha sviluppato un metodo per misurare e analizzare computazionalmente il modo in cui le forme delle particelle di polvere diffondono la luce. Gli studi di follow-up includeranno molte più particelle, e collegano più chiaramente la loro forma alla diffusione della luce. I ricercatori sono particolarmente interessati a una funzione chiamata "albedo, " Moonspeak per quanta luce o radiazione riflette.

La ricetta per misurare la nanopolvere lunare è complicata. Per prima cosa devi mescolarlo con qualcosa, come per fare una frittata, e poi girarlo su uno stecco per ore come un pollo al girarrosto. Sono coinvolti anche cannucce e spille da sarta.

"La procedura è elaborata perché è difficile ottenere una piccola particella da sola, ma bisogna misurare molte particelle per una buona statistica, poiché sono distribuiti casualmente in dimensioni e forma, " Ha detto il membro del NIST Ed Garboczi.

"Dato che sono così piccoli e perché vengono solo in polvere, una singola particella deve essere separata da tutte le altre, "Continuò Garboczi. "Sono troppo piccoli per farlo a mano, almeno non in quantità, quindi devono essere accuratamente dispersi in un mezzo. Il mezzo deve anche congelare il loro movimento meccanico, per poter ottenere buone immagini XCT. In caso di movimento delle particelle durante le diverse ore della scansione XCT, quindi le immagini saranno molto sfocate e generalmente non utilizzabili. La forma finale del campione deve anche essere compatibile con l'avvicinamento della sorgente di raggi X e della fotocamera al campione mentre ruota, così stretto, il cilindro dritto è il migliore."

La procedura prevedeva di mescolare il materiale dell'Apollo 11 in resina epossidica, che è stato poi gocciolato all'esterno di una minuscola cannuccia per ottenere uno strato sottile. Piccoli pezzi di questo strato sono stati poi rimossi dalla paglia e montati su spilli da sarta, che sono stati inseriti nello strumento XCT.

La macchina XCT ha generato immagini a raggi X dei campioni che sono stati ricostruiti dal software in sezioni. Il software NIST ha impilato le fette in un'immagine 3D e poi l'ha convertita in un formato che classificava le unità di volume, o voxel, come all'interno o all'esterno delle particelle. Le forme delle particelle 3D sono state identificate computazionalmente da queste immagini segmentate. I voxel che compongono ciascuna particella sono stati salvati in file separati che sono stati inoltrati al software per risolvere i problemi di diffusione elettromagnetica nella gamma di frequenze dal visibile all'infrarosso.

I risultati hanno indicato che il colore della luce assorbita da una particella di polvere lunare è altamente sensibile alla sua forma e può essere significativamente diverso da quello di particelle sferiche o ellissoidali della stessa dimensione. Ciò non significa ancora molto per i ricercatori.

"Questo è il nostro primo sguardo all'influenza delle forme reali delle particelle lunari sulla diffusione della luce e si concentra su alcune proprietà fondamentali delle particelle, " ha detto il coautore Jay Goguen dello Space Science Institute. "I modelli sviluppati qui costituiscono la base di calcoli futuri che potrebbero modellare le osservazioni dello spettro, luminosità e polarizzazione della superficie lunare e come queste quantità osservate cambiano durante le fasi lunari".

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione del NIST. Leggi la storia originale qui.