Diario Lunare: cronaca del viaggio della Terra nello spazio e nel tempo visto dalla Luna Understand article

Tradotto dallo staff di Astronomiamo.it. Alcuni indizi della storia della Terra, della Via Lattea e dell’Universo sono nascosti sulla superficie lunare.

La Luna é stata la compagna fedele della Terra per circa 4.5 miliardi di anni. Insieme esse hanno orbitato intorno al Sole e girovagato nella Via Lattea. Esse si sono formate insieme, si sono evolute insieme e hanno condiviso la stessa storia. Ciò che rende la Luna così interessante dal punto di vista scientifico é che differentemente dalla Terra é un posto “semplice”. Ad essa manca l’atmosfera protettiva che ha la Terra, non ha venti e piogge, e la sua superficie non é rimodellata dall’attività tettonica. Pertanto l’antica superficie della Luna conserva i segni della storia chimica del suo viaggio insieme alla Terra e conserva le tracce del principio della sua storia geologica.

La Luna può raccontarci la storia della formazione dei pianeti del Sistema Solare interno e questo é un diario del viaggio della Terra e della Luna. Essa ci può parlare dei posti dove si é trovata la Terra come anche dei compagni di viaggio che ha incontrato per la strada.

In questa articolo in due parti, introdurrò prima il perché gli scienziati vogliono tornare sulla Luna, quali domande scientifiche restano e perché é così importante trovarne una risposta. Nel secondo articolo (nella prossima uscita) mi concentrerò sulle sfide del ritorno sulla Luna e su come ottenere queste risposte.

Il genere umano é atterrato sulla Luna sei volte tra il 1969 e il 1972. Nel 1972 i tuoi studenti non erano nati, i telefoni cellulari non esistevano, i computer erano grandi quanto una stanza, e il sapere scientifico e le abilità tecniche erano rudimentali rispetto ad oggi. La scienza e la tecnologia hanno fatto passi da gigante dal momento in cui l’uomo arrivò sulla Luna, e l’esplorazione lunare oggi é approcciata in maniera differente.

Dodici uomini hanno passeggiato sulla Luna durante sei missioni Apollo^w1. Grazie ad esse loro portarono indietro 382 Kg di materiali lunari^w2. Anche l’Unione Sovietica ha avuto un programma di esplorazione lunare molto attivo e sebbene loro non abbiano mandato uomini, inviarono dei robot sulla superficie lunare^w3. Tra una serie di missioni di superficie robotiche, tre missioni sovietiche Luna hanno portato sulla Terra un totale di 300 g di materiale lunare^w2,w4.

I campioni di material lunare ottenuti con le missioni Apollo sono custoditi in una struttura speciale a Houston, Texas, mentre i campioni provenienti dalle missioni Luna sono custodite nell’istituto Verndasky in Russia. Questi campioni sono tutt’ora sotto lo studio degli scienziati e continuano a produrre risultati scientifici nuovi e inaspettati.

Sebbene noi siamo stati sulla Luna, ne abbiamo appena graffiato la superficie in termini di esplorazione e di comprensione di cosa la Luna abbia da dirci a proposito di noi. Come degli alieni che atterrassero su una duna del deserto del Sahara non potrebbero mai dire di aver esplorato o compreso l’Africa, così é lo stato della nostra esplorazione della Luna oggi.

Storia della Terra e del Sistema Solare

La formazione della Luna é ancora materiale di dibattito scientifico. La teoria scientifica più accreditata é che un corpo di notevole dimensioni chiamato Theia sia caduto sulla Terra distruggendosi e causando grandi devastazioni sulla Terra^w5. Una enorme nube di detriti fu espulsa nell’impatto e con il tempo essa si é raccolta per dare origine alla Luna. Ci sono comunqe delle inconsistenze in questo modello e le simulazioni al computer non hanno riprodotto la Terra e la Luna come le conosciamo oggi.

L’analisi chimica dettagliata dei campioni lunari raccolti da altri siti potrebbe fornire agli scienziati più informazioni sulla composizione della Luna e potrebbe accrescere la nostra comprensione su come si sia formata la Luna (leggi Herwartz et al., 2014, per l’evidenza di Theia sui campioni del suolo lunare).

Per stabilire l’età dei campioni lunari, gli scienziati si basano sull’analisi del rapporto tra differenti isotopi connessi da partentela padre-figlio^w6. In senso lato, questo metodo può essere usato per identificare l’età di uno specifico terreno o cratere da cui il campione é stato prelevato^w7. Quando gli scienziati combinano questa informazione con il numero di crateri in un dato terreno, essi possono stimare quanti impatti di meteoriti ci siano stati nel tempo. Da questa informazione può essere dedotta l’età della superficie craterizzata in ogni altra parte della Luna e per tutto il Sistema Solare interno. Man mano che gli scienziati apprendono di più la storia degli impatti sulla Luna, possono essere fatte deduzioni più precise sulla storia degli impatti sulla Terra dove questa storia é stata cancellata dalle condizioni ambientali (ad esempio dal vento, dalla pioggia e dalle placche tettoniche).

La missione della NASA Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS) ha confermato che c’è ghiaccio d’acqua ma anche altre sostanze congelate (come metano, ammoniaca, idrogeno gassoso, anidride carbonica e monossido di carbonio) in regioni permanentemente in ombra sui poli lunari^w8. Il ghiaccio lunare é un miscuglio di tutte le sostanze ghiacciate cadute sulla sua superficie durante gli impatti, e la sua analisi potrebbe essere utile nella comprensione dell’origine dell’acqua sulla Terra. In più, si suppone che il ghiaccio lunare sia una trappola e un ottimo posto per cercare sostanza ghiacciate e reazioni che possono aver formato composti chimici pre-biotici. Alcune teorie suggeriscono che i primi precursori della vita sulla Terra siano arrivati o si siano formati durante impatti di ghiaccio^w9, così l’analisi del ghiaccio lunare potrebbe aiutare i ricercatori a capire le prime origini della vita sulla Terra.

Viaggiare oltre la Luna e nello spazio

La Luna può anche essere usata come luogo di prova per missioni su Marte e altri corpi planetari. Molto è stato appreso in ambienti remoti sulla Terra e sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) ma la Luna rappresenta un maggiore livello di difficoltà di quello che é stato raggiunto precedentemente. Marte sarà una sfida ancora più grande della Luna; alcune sfide devono prima essere superate sulla Luna che è più vicina alla Terra, prima di poter sperare di avere successo su altri corpi planetari distanti. La Luna può essere il banco di prova per:

• costruzione di una base su un altro pianeta. Possiamo usare l’esperienza dalle basi remote come le stazioni di ricerca in Artico e Antartico, ma c’è molto da imparare circa la costruzione di un habitat fuori dal nostro pianeta. Per approfondire ulteriormente ciò con gli studenti, si prega di fare riferimento alla lezione sugli habitat spaziali^w10.
• sviluppo e attuazione di procedure per utilizzare risorse naturali sulla superficie lunare per ridurre ciò che dobbiamo portare dalla Terra (conosciuto come utilizzo delle risorse in situ (ISRU)). Le risorse locali potrebbero fornire materiale necessario per la costruzione di habitat, proteggendo gli astronauti dalle radiazioni, fornendo materie prime per i sistemi di supporto vitale e anche il carburante per l’esplorazione planetaria. Il loro uso è attivamente in fase di test dalle agenzie spaziali^w11  e questo lavoro alimenterà la conoscenza per le missioni lunari e planetarie.

• Occuparsi di rischi per la salute e attrezzature come le radiazioni e la polvere lunare. L’esperienza dalle industrie come le centrali nucleari e le miniere ci aiuterà, ma avrebbe bisogno di essere adattata prima alla superficie lunare. Si pensa che l’acqua sia un buono scudo contro le radiazioni, ma come potremmo portare acqua sulla Luna? E’ molto pesante portarne lì in grandi quantità, perciò dovrebbe essere raccolta o creata sulla Luna.

• missioni operative con cibo e acqua limitati – missioni sottomarine, polari e ISS possono aiutare ad informarci e gli sforzi dovrebbero essere fatti per produrre cibo sulla Luna.
• equipaggiare un habitat con strumenti giusti – missioni sottomarine,  polari e ISS possono aiutarci a creare elenchi di attrezzature e un laboratorio sulla Luna può essere necessario per costruire e riparare piccoli pezzi di attrezzature. Inoltre, tre livelli di ridondanza devono essere costruiti per le apparecchiature di supporto vitale per garantire la salvezza dell’astronauta.
• gestione delle emergenze mediche lontano dal personale medico – le missioni sottomarine, polari e ISS ci hanno insegnato molto, ma le domande restano circa il trattamento delle infezioni, la gestione degli interventi chirurgici minori o anche solo di un dente dolorante. Una soluzione parziale potrebbe essere quella di avere un medico come membro dell’equipaggio.

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  studiare la psicologia del vivere in un ambiente estremo lontano dalla famiglia, dagli amici e dalle comodità moderne. Molto è stato appreso dalle missioni in isolamento, ma ci sono ancora discussioni su come verificare realisticamente questo stress psicologico. I partecipanti di una simulazione sanno che è solo una simulazione e che essa finirà. Come si sentirà la gente guardando la Terra ridotta ad un minuscolo granello mentre trascorrono mesi viaggiando in un piccola capsula verso Marte? Non ci può essere un modo per simulare accuratamente una simile esperienza.                                                       

La Luna potrebbe anche diventare un punto di sosta per l’esplorazione planetaria. Le risorse lunari potrebbero essere usate per generare carburante e materiali di consumo come l’ossigeno. La base sulla Luna potrebbe diventare un punto di raccolta per le risorse terrestri e le risorse create sulla Luna dalle quali le missioni verso altri pianeti potrebbero essere preparate. La ridotta gravità lunare permette di lanciare missioni di esplorazione planetarie dalla superficie lunare molto meno esose di energia se comparate ai lanci dalla Terra. Missioni polari e desertiche possono essere usate come prova, ma il miglior posto per testare ciò è sulla Luna.

Ci sono molte ragioni scientifiche e di esplorazione per ritornare sulla Luna. Nella prossima decade, diverse agenzie spaziali, stati ed enti dal settore privato hanno programmato missioni robotiche. La prossima sfida è quella di stabilire come noi arriviamo lì e come torniamo con campioni e nuove scoperte.  Restate sintonizzati per il prossimo numero di Science in School per alcune idee.

Ringraziamenti

Grazie a James Carpenter dell’Agenzia Spaziale Europea per I suoi preziosi consigli su questo articolo.

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