L’immagine rappresenta un’illustrazione del concetto di esosfera di polvere che circonda la Luna. I colori indicano la quantità di materiale espulso dalla superficie. Inoltre, si nota una specie di nebbia attorno alla Luna. I cerchi di color grigio sovrapposti sulla superficie lunare rappresentano la distribuzione delle particelle primarie impattanti. Infine, è mostrata la traiettoria descritta dal satellite LADEE. Credit: Daniel Morgan and Jamey Szalay
Una nube di polvere, permanente e asimmetrica, che circonda la Luna. E’ quanto riporta un gruppo di ricercatori, guidati da Mihály Horányi dell’Università del Colorado a Boulder, in un articolo su Nature. I risultati suggeriscono che questa sorta di “anello di polvere” sarebbe stato causato dagli impatti di particelle di polvere cometaria che si muovono ad alta velocità su orbite eccentriche, in contrapposizione alle particelle di origine asteroidale che percorrono, invece, orbite quasi circolari colpendo il nostro satellite naturale con velocità relativamente più basse.
Le particelle di polvere interplanetaria arrivano sulla superficie dei corpi celesti privi di atmosfera causando la formazione di nubi composte da gas neutro e carico e da altre particelle di polvere. Le nubi che si originano da questo processo, formando esosfere di polvere trattenute dalla gravità, sono state identificate localmente dagli strumenti attorno alle lune di ghiaccio di Giove e Saturno. Tuttavia, esse non sono state ancora osservate in prossimità di quei corpi celesti caratterizzati da superfici di regolite refrattaria.
I primi indizi della presenza di una nube di polvere in prossimità della superficie lunare risalgono alla fine degli anni ’60 quando le fotocamere a bordo di alcuni lander della NASA catturarono un bagliore brillante durante un tramonto lunare. Alcuni anni dopo, le osservazioni ad altitudine più elevata effettuate, in particolare, dagli astronauti delle missioni Apollo 15 e 17 riportarono l’esistenza di un bagliore ancora più significativo sopra l’orizzonte durante un’alba lunare, un fenomeno che risultò molto più brillante di quanto fosse in grado di generare il Sole, associato molto probabilmente all’esistenza di una presunta popolazione di particelle di polvere minuscole e ad alta densità che si trovano in prossimità dei terminatori lunari. Osservazioni orbitali successive hanno permesso di porre un limite superiore sull’abbondanza di tali particelle pari a circa un fattore 10 più basso rispetto a quello necessario per produrre le osservazioni delle missioni Apollo. Ora, dal momento che i nuovi dati non quadrano con le relazioni degli astronauti delle missioni Apollo sulla presenza di una nube di polvere più spessa e più alta, gli scienziati ritengono che molto probabilmente le condizioni di allora possono essere state un po’ diverse.
L’esperimento LDEX (Lunar Dust Experiment), a bordo del satellite Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE) lanciato nel 2013, ha registrato in totale circa 140 mila eventi durante un periodo di 80 giorni di osservazioni cumulative. Il rivelatore è stato concepito per esplorare le nubi di materiale espulso dagli impatti sporadici di polvere interplanetaria, tra cui le eventuali variazioni periodiche di densità che si hanno durante gli sciami meteorici, e per cercare le presunte regioni caratterizzate da una densità più elevata di particelle di polvere al di sopra dei terminatori lunari.
Gli autori hanno trovato che la distribuzione di densità non risulta simmetricamente sferica ma mostra un forte aumento in prossimità del terminatore diurno tra le 5 e le 7 locali, leggermente inclinata verso il Sole a causa della direzione del moto del sistema Terra-Luna durante una rivoluzione. “Gran parte delle particelle di polvere cometaria che impattano sulla superficie lunare viaggiano con velocità dell’ordine di alcune migliaia di chilometri orari e in moto retrogrado attorno al Sole. Ciò causa delle collisioni frontali, ad altissima velocità, con le particelle di polvere e la parte esposta della superficie lunare man mano che il sistema Terra-Luna compie una rivoluzione”, spiega Horányi investigatore principale del rivelatore LDEX. “Questa anisotropia riflette le distribuzioni spaziali e di velocità del bombardamento delle particelle di polvere interplanetaria responsabile della produzione delle nubi di materia espulsa nello spazio. Perciò, l’identificazione di questa nube permanente di polvere che avvolge la Luna è stata una sorta di regalo che ci ha fornito questa missione”, continua Horányi. “Ora possiamo sfruttare questi dati per studiare quei corpi celesti che sono privi di atmosfera, come le lune degli altri pianeti e gli asteroidi”.
Questa anisotropia, però, è in contrasto con la distribuzione quasi isotropa delle nubi di polvere che circondano i satelliti galileiani. Qui l’enorme influenza gravitazionale di Giove determina in maniera efficace una distribuzione casuale dei parametri orbitali relativi al bombardamento delle particelle di polvere interplanetaria. Tuttavia, la distribuzione asimmetrica del materiale lunare espulso è consistente con gli attuali modelli relativi alla distribuzione di polvere interplanetaria in prossimità della Terra che tengono conto delle misure locali della polvere, delle osservazioni della nube zodiacale nelle bande del visibile e dell’infrarosso, così come delle osservazioni visuali e radar effettuate da terra delle meteore presenti nell’atmosfera.
Dunque, secondo gli autori, la polvere sulla Luna, scura e appiccicosa che ha regolarmente sporcato le tute degli astronauti, sarebbe stata creata principalmente dalle particelle di polvere interplanetaria di origine cometaria che hanno incessantemente colpito la superficie lunare nel corso di diversi miliardi di anni, rispetto alle particelle di polvere asteroidali che sono più lente seguendo orbite quasi circolari man mano che migrano verso il Sole. Inoltre, la densità del materiale lunare espulso aumenta durante gli sciami meteorici annuali, specialmente quello delle Geminidi, che si ha a Dicembre quando la Terra attraversa una nube di detriti di un oggetto chiamato Fetonte, un incrocio tra un asteroide e una cometa. Insomma, i risultati di questo studio sembrano proprio indicare che tutti i corpi celesti privi di atmosfera debbano essere immersi in simili, tenui nubi di polvere. Conoscere poi come sono fatti gli ambienti spaziali dove è presente la polvere potrà avere delle implicazioni importanti soprattutto in termini delle future esplorazioni umane.
Nature Letters: Mihály Horányi et al. 2015 – A permanent, asymmetric dust cloud around the Moon