I campioni raccolti dalla superficie della Luna dall’equipaggio dell’Apollo 16 oltre 50 anni fa hanno aiutato gli scienziati a ricostruire miliardi di anni di storia lunare. Le scoperte del team di ricerca, pubblicate nella rivista Meteoritics & Planetary Science, si basano sull’analisi di un insieme distinto di brecce lunari che non erano mai state studiate in dettaglio prima d’ora.
Gli astronauti John Young, Charles Duke e Ken Mattingly hanno riportato sulla Terra oltre 95 kg di campioni dalla Luna dopo la loro missione nelle alture di Descartes nel 1972. Tra questi campioni c’erano le cosiddette “brecce di regolite“, che si formano quando la polvere lunare – o regolite – viene fusa in roccia a causa di impatti di asteroidi. Una volta fuse in roccia, queste brecce conservano la composizione geochimica della regolite al momento della loro formazione, che può essere analizzata con cura per ottenere indizi su come e quando sono state create.
L’aspetto distintivo della Luna, caratterizzato da crateri, è il risultato di innumerevoli collisioni con asteroidi sin dalla sua formazione circa 4,5 miliardi di anni fa. In una storia così vasta, ciò che è accaduto e quando è successo diventa rapidamente complesso da capire. I ricercatori, provenienti dal Regno Unito e dagli Stati Uniti, hanno utilizzato tecniche avanzate di spettrometria di massa per analizzare la composizione dei gas intrappolati in piccoli campioni frammentati, noti come “brecce simili a suolo“. Questi campioni, che erano tra quelli raccolti dalla superficie lunare dall’equipaggio dell’Apollo 16, non erano mai stati sottoposti a spettrometria di massa prima d’ora.
Ricostruiti miliardi di anni della storia della Luna: le parole degli scienziati
Il dottor Mark Nottingham ha guidato la ricerca mentre lavorava presso l’Università di Manchester. Attualmente è membro della Scuola di Scienze Geografiche e della Terra dell’Università di Glasgow. Il dottor Nottingham, autore principale dello studio, ha dichiarato: “La spettrometria di massa, che identifica le molecole nei campioni e ne quantifica l’abbondanza relativa, ci aiuta a determinare quanto tempo i campioni sono stati esposti sulla o vicino alla superficie lunare. Questo ci fornisce una visione più chiara della storia degli impatti in questa particolare area della Luna“.
I risultati del team contribuiscono ad ampliare la comprensione scientifica di come la superficie della Luna sia stata modificata dal vento solare e colpita violentemente dagli asteroidi nel corso di più di due miliardi di anni.
“Nel corso del tempo trascorso dai campioni sulla superficie lunare come regolite, sono stati esposti a varie quantità di vento solare – particelle cariche provenienti dal Sole che trasportano anche tracce di gas nobili come argon e xenon – che si sono accumulate sugli strati esterni dei loro granuli minerali per milioni di anni prima di essere colpiti da un asteroide“, ha aggiunto il dottor Nottingham.
“La storia della Luna è anche la storia della Terra: il registro degli impatti di asteroidi inciso sul suo volto e sotto la sua superficie può aiutarci a comprendere le condizioni del primo sistema solare, che ha formato il nostro pianeta così come il suo vicino più prossimo. Tuttavia, a differenza della Terra, la storia della Luna è racchiusa in capsule temporali geologiche sulla sua superficie, intatte, non influenzate da movimenti tettonici o erosione, il che ci permette di usare tecnologie all’avanguardia come la spettrometria di massa per svelare i suoi segreti“.
La ricerca potrebbe anche aiutare le future missioni lunari con equipaggio a individuare risorse naturali preziose per rendere le basi lunari autosufficienti.
Ricerche precedenti avevano analizzato le tracce di gas nobili all’interno di frammenti più grandi dei campioni di breccia dell’Apollo 16, permettendo ai ricercatori di suddividere i campioni in due gruppi: “antichi“, datati tra 3,8 e 2,4 miliardi di anni, e “giovani“, formatisi tra 2,5 e 1,7 miliardi di anni fa.
La NASA ha fornito ai ricercatori 11 campioni lunari per l’analisi. Nove di questi hanno rivelato un’ampia gamma di età di esposizione, da 2,5 miliardi di anni fa a meno di un miliardo di anni fa. Questo suggerisce che siano costituiti da suolo lunare proveniente da un’area che ha subito una storia di impatti variegata, in cui alcuni campioni sono stati esposti al vento solare per miliardi di anni, mentre altri sono stati portati in superficie da impatti più recenti.
Il team ha anche scoperto che due dei campioni avevano concentrazioni molto più basse di gas nobili, suggerendo che si siano formati molto più recentemente e che siano stati forse esposti al vento solare per meno di un milione di anni. Il team ipotizza che l’impatto che ha formato il vicino cratere South Ray possa essere la fonte di questi campioni.
Il dottor Nottingham ha dichiarato: “Questo studio stabilisce per la prima volta che le brecce simili a suolo sono una categoria distinta, con proprie storie da raccontare. Combinando queste analisi con quelle delle rocce antiche e giovani recuperate dall’Apollo 16, possiamo costruire un quadro molto più completo della storia di questa parte della Luna durante il primo sistema solare, quando gli impatti più violenti sulla superficie lunare nei primi miliardi di anni hanno lasciato il posto a periodi meno intensi a partire da circa due miliardi di anni fa.”
La ricerca potrebbe anche fornire informazioni utili agli sforzi in corso per inviare future missioni sulla Luna, come il programma Artemis della NASA, che prevede di stabilire insediamenti umani permanenti sulla superficie lunare.
Il dottor Nottingham ha concluso: “Una delle sfide nell’istituire habitat a lungo termine per gli esseri umani sulla Luna è decidere come utilizzare le risorse naturali disponibili, in modo che le future missioni non debbano portare con sé tutto il necessario dalla Terra. Studi come questo arricchiscono le nostre conoscenze su dove si trovano elementi utili, come i gas nobili, nella regolite lunare e quanto siano abbondanti. È straordinario pensare che i campioni riportati dall’Apollo 16 più di mezzo secolo fa abbiano ancora segreti da rivelare sulla storia della Luna e che possano contribuire a plasmare il modo in cui esploreremo il sistema solare nei decenni a venire.”
Ricercatori del NASA Goddard Space Flight Centre, della Catholic University of America e del Birkbeck College di Londra hanno contribuito allo studio e sono coautori dell’articolo.
Il lavoro del team, intitolato “Constraints on the Impact History of the Apollo 16 landing site: Implications of Soil-like Breccia noble gas records”, è pubblicato su Meteoritics & Planetary Science. La ricerca è stata supportata da finanziamenti della Leverhulme Trust, della Royal Society e del Science and Technology Facilities Council (STFC).
