La Terra sta facendo “arrugginire” la Luna

I minerali ferrosi della superficie lunare sono ossidati da un flusso di particelle di ossigeno trasportate verso il nostro satellite dal vento solare che colpisce la Terra
di Celeste Ottaviani
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Decantata da artisti e poeti per il suo chiarore, per il suo riflesso argenteo e la tenue luce bianca, la Luna, ricoperta di sedimenti e detriti rocciosi dal caratteristico colore grigio, si sta arrugginendo. Già nel 2020 i ricercatori dell’Istituto di geofisica e planetologia dell’Università delle Hawaii, come riferito su “Science Advances”, avevano rilevato tracce di ematite – ruggine – sui poli del nostro satellite, ma non erano riusciti a stabilire l’origine di questo minerale, lasciando aperta la questione di come potesse formarsi senza acqua né ossigeno. 

Ora abbiamo una risposta. A dare una soluzione a questo quesito arriva infatti uno studio pubblicato su “Geophysical Research Letters”, condotto da Ziliang Jin dell’Università di scienza e tecnologia di Macao, in Cina, e colleghi che hanno testato in laboratorio l’ipotesi che a far arrugginire la Luna sia la Terra.

Più nello specifico, le particelle di ossigeno trasportate verso il satellite dal vento solare che colpisce il nostro pianeta, quando questo, durante le fasi di plenilunio, si frappone tra Sole e Luna.

“Dalle analisi che negli anni sono state compiute sui campioni di roccia lunare riportati sulla Terra, a partire dalle missioni Apollo, era già emersa la presenza di ematite sulla Luna. Non era però chiaro come fosse possibile la formazione di questo minerale”, ha commentato Gian Gabriele Ori, direttore dell’International Research School of Planetary Sciences (IRSPS) dell’Università degli Studi “Gabriele d’Annunzio” di Pescara, che non ha preso parte allo studio.

“La superficie lunare è ricoperta da regolite, una miscela di polvere e detriti ricchi di ferro, derivanti dalla disgregazione dei meteoriti che hanno impattato sulla superficie del satellite, e di rocce basaltiche, in cui predominano minerali come olivine e pirosseni, che rappresentano ciò che resta della passata attività vulcanica della Luna”, ha aggiunto Ori. “La formazione di ematite avviene a seguito dell’ossidazione del ferro che reagisce con l’ossigeno. Elemento, però, completamente assente dall’ambiente lunare.”

Nonostante ciò, come emerso dai dati spettroscopici raccolti dalla sonda indiana Chandrayaan-1 con lo strumento Moon Mineralogy Mapper, c’è ematite sulla Luna, distribuita principalmente nelle regioni ad alta latitudine (75-90 gradi) di entrambi gli emisferi, con concentrazioni maggiori sul lato vicino rispetto a quello lontano.

“Per spiegare la presenza di ruggine, è necessario quindi cercare una qualche fonte di ossigeno”, ha puntualizzato Ori. Come riferiscono gli autori dello studio, sono state prese in considerazione diverse ipotesi: da quella che chiama in causa elementi volatili rilasciati dal magma lunare o portati sul satellite da asteroidi o comete di passaggio, a quella che vede la ruggine come prodotto dell’interazione del ferro con l’acqua che si trova in piccole vescicole all’interno delle rocce lunari.

Queste ipotesi non riescono però a giustificare la distribuzione dell’ematite. Per quanto riguarda l’acqua, per esempio, Ori ha sottolineato come questa sia “troppo localizzata per poter spiegare i dati spettroscopici”.
Secondo i ricercatori, il meccanismo più plausibile sembrerebbe essere quello per cui ioni ossigeno altamente energetici, provenienti dalla magnetosfera terrestre, agiscono come agenti ossidanti e innescano la formazione di ematite.

“Quando la Terra si frappone fra Sole e Luna, il vento solare, spinge infatti la magnetosfera e crea un canale che si estende in direzione del satellite, all’interno del quale le molecole di ossigeno vengono ionizzate e trasportate. Ogni mese, la Luna attraversa questa ‘coda’ per circa cinque giorni, ed è esposta al flusso di particelle provenienti dal nostro pianeta”, ha chiarito il direttore dell’IRSPS.

Gli autori dello studio hanno quindi deciso di verificare questa ipotesi, effettuando una serie di esperimenti per simulare i processi di irraggiamento della superficie lunare.

Il vento terrestre, però, non contiene solamente ioni ossigeno ma anche ioni idrogeno ad alta energia che, interagendo con il ferro, possono contrastare la formazione di ematite. Oltre a ciò, la Luna, quando non si trova nella coda della magnetosfera, è continuamente esposta al vento solare, che consiste principalmente di ioni idrogeno a bassa energia.

“Per verificare l’azione combinata di questi elementi, rimasta finora poco conosciuta, i ricercatori hanno irradiato un campione di materiali rappresentativi della regolite lunare con ioni ossigeno e idrogeno ad alta energia (dieci chiloelettronvolt – keV) come quelli del vento terrestre, e ioni idrogeno a bassa energia (due keV) come quelli provenienti dal Sole”, ha riferito l’esperto.

I risultati, valutati tramite spettroscopia, hanno mostrato che gli ioni ossigeno ad alta energia riescono, interagendo con alcuni minerali, a generare ematite e quindi a dar vita a ruggine.

Non c’è dubbio: sulla Luna c’è ghiaccio d’acqua

di Leonard David / Scientific American
Dopo aver studiato l’effetto degli ioni ossigeno, gli autori hanno però testato anche che cosa succede quando i minerali già ossidati vengono bombardati con idrogeno, e hanno scoperto che se sono poco energetici questi ioni non hanno effetto significativo sull’ematite, mentre se sono molto energetici riescono a innescare il processo di riduzione, contrastando l’azione dell’ossigeno.

Come è possibile dunque che ci sia ruggine sulla Luna? La risposta è da ricercare sempre nella magnetosfera influenzata dal vento solare.

“Gli ioni idrogeno, più leggeri, vengono guidati dalle linee del campo magnetico che li deviano lontano dalla Luna. Gli ioni ossigeno, invece, più pesanti, riescono invece a precipitare sulla superficie del satellite, in particolare alle alte latitudini.”

“Lo studio ha dimostrato quindi che il vento terrestre è un ottimo processo per giustificare la presenza di ematite”, ha concluso Ori.

Nonostante ciò, per ora non dobbiamo preoccuparci che la Luna possa diventare rossa come Marte. Il nostro satellite continuerà, per i millenni a venire, a rimanere del suo colore argenteo.