Vista panoramica lunare, presa dal Lunar Reconnaissance Orbiter Camera, del bordo nord del cratere Cabeo. La distanza da sinistra a destra è di circa 75 chilometri. CREDIT: Image of NASA / GSFC / Arizona State Univ.
I ricercatori del dell’Università del New Hampshire e del NASA Goddard Space Flight Center hanno risolto un mistero che riguardava di una delle regioni più fredde del sistema solare: un cratere permanentemente in ombra sulla Luna. Utilizzando i dati raccolti dal Lunar Reconnaissance Orbiter della NASA (LRO), hanno spiegato in che modo le particelle energetiche che penetrano il suolo lunare possono creare idrogeno molecolare dall’acqua ghiacciata. La scoperta permette di comprendere in che modo le radiazioni possono cambiare la chimica del ghiaccio d’acqua in tutto il sistema solare.
Scoprire idrogeno molecolare sulla Luna è stato un risultato a sorpresa per la missione della NASA Lunar Crater Observation Sensing Satellite (LCROSS), portata da un razzo Centaur fino a schiantarsi nel cratere Cabeo, nella regione permanentemente in ombra della luna. Queste regioni non sono mai state esposte alla luce del Sole e sono rimaste a temperature vicine allo zero assoluto per miliardi di anni, preservando in tal modo la natura incontaminata del suolo lunare.
La strumentazione di bordo di LCROSS ha rilevato nell’immenso pennacchio di detriti conseguente all’impatto della sonda vapore acqueo e acqua ghiacciata, che erano gli obbiettivi della missione. Invece LRO, già in orbita intorno alla Luna, ha rilevato l’idrogeno molecolare, una vera sorpresa.
Lo studio di Andrew Jordan e colleghi fornisce una spiegazione di come l’idrogeno molecolare, che è composto di due atomi di idrogeno e denotato chimicamente come H2, possa crearsi sotto la superficie della Luna.
“Dopo il ritrovamento, c’erano un paio di idee su come l’idrogeno molecolare poteva essersi formato, ma nessuno di queste sembrava accordarsi con le condizioni nel cratere o con l’impatto del razzo.” Jordan dice. “La nostra analisi mostra che i raggi cosmici galattici, che sono carichi di particelle energetiche sufficienti a penetrare sotto la superficie lunare, possono dissociare l’acqua, H2O, in H2 attraverso vari possibili percorsi.”
Le analisi si sono basate sui dati raccolti dal telescopio Cosmic Ray Telescope for the Effects of Radiation (CRATER)che si trova a bordo della sonda LRO. Jordan, ricercatore presso lo University of New Hampshire’s Institute for the Study of Earth, Oceans, and Space (EOS) è un membro del team scientifico di Crater, guidato dal ricercatore principale Nathan Schwadron. Schwadron è stato il primo a suggerire le particelle energetiche come possibile meccanismo per la creazione di idrogeno molecolare.
“Abbiamo utilizzato le misurazioni del cratere per avere un’idea di quanto idrogeno molecolare si sia formato dal ghiaccio d’acqua per via delle particelle cariche.” Il modello al computer creato da Jordan ha incorporato i dati del cratere e ha dimostrato che queste particelle energetiche possono formare tra il 10 e il 100 per cento dell’idrogeno molecolare misurato da LAMP.
Lo studio sottolinea che per ridurre quell’incertezza sarebbero necessari esperimenti sull’acqua ghiacciata effettuati con gli acceleratori di particelle, per valutare con maggiore precisione il numero di reazioni chimiche che hanno luogo per unità di energia veicolata dai raggi cosmici e dalle particelle energetiche solari.