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Spazio: Luna d'argento, ma anche di acqua e molti altri minerali utili, le rilevazioni della sonda Nasa LCROSS

 Le rocce lunari riportate sulla Terra dagli astronauti delle missioni Apollo hanno rivelato avere pochissima acqua, ed essere più secchi di molte  rocce sulla Terra. Una spiegazione di ciò era che la Luna, si sia formata miliardi di anni fa durante i giovani turbini del sistema solare, quando un pianeta delle dimensioni di Marte si è schiantato sulla Terra. L'impatto  spazzò via lo strato esterno del nostro pianeta, inviandolo in orbita. I pezzi poi si fusero sotto la loro stessa gravità per formare la nostra Luna. Il calore prodotto da tutto questo caos ha vaporizzato la maggior parte dell'acqua del materiale lunare, così l'acqua si disperse nello spazio.

Tuttavia, c'era ancora una possibilità che l'acqua si possa trovare in posti speciali sulla Luna. A causa del suo orientamento nei confronti del Sole, gli scienziati hanno teorizzato che i profondi crateri dei poli lunari sarebbero in ombra permanente e pertanto estremamente freddi ed in grado di mantenere in trappola   l'acqua volatile sotto forma di ghiaccio, acqua forse consegnata  da urti con comete o proveniente da reazioni chimiche con l'idrogeno trasportato da il vento solare. 


Lo scorso anno, il 9 ottobre, la sonda NASA LCROSS (Lunar Crater Observation Remote e di rilevamento satellitare), fece schiantare intenzionalmente il suo stadio superiore Centaur nel cratere Cabeus vicino al polo sud lunare. L'idea era di scagliare i detriti dal fondo del cratere nello spazio, quindi la sua composizione sarebbe stata analizzata dal modulo della sonda. Il Centaur ha colpito a oltre 5.600 miglia all'ora, inviando un pennacchio di materiale a oltre 12 miglia di altezza. 

"Si sono individuati diversi chicchi di ghiaccio d'acqua nel pennacchio sollevato, in qualche modo  processi chimici stanno causando l'accumularsi di ghiaccio in grande quantità", ha dichiarato Anthony Colaprete,  scienziato del progetto LCROSS e ricercatore principale della NASA Ames Research Center, Moffett Field, in California "Inoltre, la diversità e l'abbondanza di alcuni materiali chiamati composti volatili nel pennacchio, suggeriscono una varietà di fonti, come le comete e gli asteroidi, e un ciclo dell'acqua attivo all'interno delle ombre lunari". 


Artist's concept of the LCROSS spacecraftQuesto è il rendering di un artista della sonda LCROSS (primo piano) e la separazione Centaur. Credit: NASA
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Artist concept of LROQuesto è il rendering di un artista della sonda Lunar Reconnaissance Orbiter.Credit: NASA
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LCROSSLRO Diviner Lunar Radiometer Experiment mappa della temperatura superficiale della regione polare sud della luna. La mappa mostra le posizioni dei diversi crateri d'impatto freddo intenso che sono potenziali trappole fredde per il ghiaccio d'acqua, nonché una gamma di composti ghiacciati altri comunemente osservati nelle comete. La sonda LCROSS è stata mirata ad effetto uno dei più freddi di questi crateri, e molti di questi composti sono state osservate nel pennacchio ejecta. Credit: UCLA / NASA / Jet Propulsion Laboratory di Pasadena, in California / Goddard
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LCROSStemperatura di brillanza andana Diviner acquisito circa 90 secondi dopo l'impatto LCROSS, la cui posizione è indicata dalla freccia bianca. Sulla base delle misurazioni Diviner, il sito di impatto è stato riscaldato a più di 380 ° C (1.300 ° F). credito: UCLA / NASA / JPL / Goddard
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LCROSS era un compagno  della missione NASA Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) . 


Le due missioni sono state progettate per lavorare insieme, e il sostegno di LRO è stato fondamentale per il successo di LCROSS. Durante l'impatto, LRO, che  normalmente guarda la superficie lunare, era inclinato verso l'orizzonte in modo da poter  osservare il pennacchio. Poco dopo che il centauro ha colpito la Luna, LRO è volato nei detriti e nei gas dell'impatto, mentre i suoi strumenti di raccolta dati hanno catturato tutte le informazioni sulla composizione del materiale lunare volato via.

"Dal momento che anche osservatori dalla Terra sono state programmate per vedere l'impatto, sono sorti moltissimi vincoli sulla localizzazione - il pennacchio d'impatto doveva sorgere fuori del cratere e nella luce del sole, e doveva essere visibile dalla Terra," ha detto Chin . 


Prima dell'impatto, gli strumenti LRO  hanno lavorato insieme per la mappatura del suolo e per fornire dettagli sulle regioni polari, secondo Chin. Per esempio, LRO del Lunar Orbiter Laser Altimeter (Lola), strumento costruito su tre dimensioni (topografici) per creare mappe della superficie ha fornito dati che sono stati inseriti in simulazioni al computer per vedere come cambiano le ombre, come la Luna si muove nella sua orbita, in modo potrebbe essere identificata una regione in ombra permanente . Il Lunar Reconnaissance Orbiter Camera (LROC) ha aiutato a rendere alle immagini delle regioni l'effettivo verificarsi di luce e ombra, dati che sono stati utilizzati per verificare l'accuratezza della simulazione. Infine, LOLA ha misurato la profondità dei crateri polari per individuare le aree dove l'impatto potrebbe essere stato visto dalla Terra.


Dato che l'idrogeno è un componente dell'acqua, le mappe dei depositi di idrogeno lunari sono utili per la ricerca di aree che potrebbero contenere l'acqua. Mappe idrogeno preliminari sono state fornite dalla sonda Lunar Exploration Neutron Detector (LEND). Regioni che avevano quantità relativamente elevate di idrogeno sono state identificate come i più promettenti per l'impatto. 

Le mappe di temperatura fornite dallo strumento Diviner LRO sono state pure cruciali per identificare i luoghi più freddi. 

"Le temperature all'interno di questi crateri permanentemente in ombra sono ancora più basse di quanto ci aspettassimo. I nostri risultati indicano che il modello in queste condizioni di freddo estremo, i depositi di superficie di ghiaccio d'acqua sarebbero quasi certamente stabili", ha detto Paige, "ma forse ancora  più significativo è che queste aree sono circondate da regioni molto più grandi dove il permafrost  di ghiaccio potrebbe essere stabile appena sotto la superficie. "

"Concludiamo che vaste aree del polo sud lunare, sono abbastanza fredde per intercettare non solo il ghiaccio d'acqua, ma altri composti volatili (sostanze con basso punto di ebollizione), come il biossido di zolfo, biossido di carbonio, formaldeide, ammoniaca, metanolo, mercurio e di sodio, ed argento. "Paige ha aggiunto.

"Durante il fly-by 90 secondi dopo l'impatto, tutti e sette i canali a infrarossi Diviner ha misurato un segnale di maggiore termicità dal cratere. La più sensibile dei suoi due canali solare ha anche misurato il segnale termico, insieme con la luce solare riflessa dal pennacchio di impatto. Due ore più tardi, i tre canali di lunghezza d'onda più lunga hanno raccolto il segnale, e dopo quattro ore un solo canale non ha rilevato più nulla al di sopra della temperatura di fondo ".

Gli scienziati sono stati in grado di imparare due cose da queste misure: in primo luogo, sono stati in grado di limitare la massa di materiale che è stato espulso verso l'esterno nello spazio dal cratere d'impatto, in secondo luogo, sono stati in grado di dedurre la temperatura iniziale e fare delle stime sugli effetti del ghiaccio nel suolo sul comportamento di raffreddamento. 

Un altro strumento LRO, la Lyman-Alpha Mapping Project (LAMP), ha utilizzato i dati sulla nube di gas per confermare la presenza di idrogeno molecolare, monossido di carbonio e mercurio atomico, insieme a piccole quantità di calcio e magnesio, il tutto in forma gassosa. 

"La scoperta del mercurio nel terreno è stata la sorpresa più grande, in particolare che è presente circa nella stessa quantità  dell'acqua rilevata da LCROSS", ha detto Kurt Retherford, membro del team LAMP, e di SwRI. 

"Le osservazioni della suite di LRO e LCROSS strumenti dimostrare la luna è un ambiente complesso che le esperienze di processi chimici intrigante", ha detto Richard Vondrak, progetto LRO scienziato della NASA Goddard. "Questa conoscenza può aprire le porte a nuove aree di ricerca e di esplorazione."

LCROSS è stato lanciato insieme alla LRO a bordo di un razzo Atlas V da Cape Canaveral, in Florida, il 18 giugno 2009.

La ricerca è stata finanziata dalla NASA's Exploration Systems Missioni Direzione presso la sede della NASA a Washington.LRO è stato costruito ed è gestito dalla NASA's Goddard Space Flight Center di Greenbelt, nel Maryland LCROSS è gestito da NASA Ames Research Center, Moffett Field, in California LAMP è stato sviluppato dal Southwest Research Institute di San Antonio, Texas; LOLA è stato costruito dalla NASA Goddard; LROC è stato fornito da Arizona State University, Tempe, LEND è stato fornito dal Istituto per la ricerca spaziale, Mosca, lo strumento Diviner è stato costruito ed è gestito da NASA's Jet Propulsion Laboratory di Pasadena, in California UCLA  .


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Scienza Natura Storia e Salute