Variazioni del campo gravitazionale lunare misurate dal Gravity Recovery and Interior Laboratory (Grail) della Nasa da marzo a maggio 2012. Il campo mostrato ha una risoluzione superficie di circa 20 chilometri. Il rosso corrisponde agli eccessi di massa e il blu alle carenze di massa. La mappa mostra maggiori dettagli su piccola scala sul lato lontano della Luna rispetto al lato vicino, perché il lato lontano presenta molti più piccoli crateri. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech/Mit/Gsfc

Come molti lettori sapranno, la Luna presenta marcate differenze tra il lato visibile dalla Terra e quello nascosto. Il primo è in gran parte ricoperto da mari di scuro basalto, solcati da crateri da impatto e da chiari raggi di regolite, mentre il secondo mostra una presenza molto più ridotta di mari rispetto alla faccia ben nota.

Le differenze non si limitano all’aspetto superficiale: si riscontrano anche nello scostamento tra il centro di massa e il centro geometrico del satellite, nello spessore della crosta, nella distribuzione superficiale degli elementi radiogeni e nella geologia complessiva. Diverse ipotesi sono state avanzate per spiegare questa asimmetria, ma la sua origine resta ancora oggetto di dibattito.

Alcuni studi suggeriscono che queste differenze possano derivare da variazioni nella struttura interna della Luna, in particolare nella distribuzione degli elementi radiogeni responsabili della produzione di calore. Tale distribuzione potrebbe aver generato, nel corso del tempo, una persistente differenza di temperatura tra il lato visibile e quello nascosto. Questi modelli riescono, ad esempio, a spiegare la concentrazione del vulcanismo sul lato visibile della Luna, offrendo al contempo preziosi vincoli sulle masse e sulla distribuzione degli elementi radiogeni stessi, che restano in gran parte poco conosciuti.

Tuttavia, fino a oggi non era stata trovata alcuna evidenza osservativa inequivocabile di differenze termiche o di variazioni strutturali profonde. Ora, uno studio recentemente pubblicato su Nature ha quantificato la presenza di tali differenze analizzando la risposta gravitazionale della Luna alle forze mareali periodiche esercitate dalla Terra, rivelando che l’interno del nostro satellite è più caldo sul lato vicino, quello rivolto verso il nostro pianeta, e suggerendo che le strutture interne lunari siano irregolari.

Questo è stato dedotto da Ryan Park e colleghi, analizzando i dati della missione Grail (Gravity Recovery and Interior Laboratory) della Nasa, lanciata nel 2011 con lo scopo di mappare con altissima precisione il campo gravitazionale della Luna. I ricercatori hanno calcolato con precisione quanto la Luna sia suscettibile a deformarsi in risposta alla gravità terrestre, scoprendo che tale misura è superiore del 72 per cento rispetto a quanto ci si aspetterebbe se l’interno lunare fosse perfettamente uniforme e simmetrico. In particolare, utilizzando i dati delle sonde gemelle Ebb e Flow – le due componenti della missione Grail – il team ha rilevato una differenza del 2-3 per cento nella capacità del mantello lunare di deformarsi tra il lato vicino e quello nascosto.

Modello concettuale dell’evoluzione dell’interno lunare. Circa 4 miliardi di anni fa (a sinistra), una parziale fusione del mantello nel lato vicino della Luna — legata a un’anomalia termica — risale verso la superficie, dando origine ai mari lunari. Con il progressivo raffreddamento dell’interno (a destra), la zona di fusione si è ritirata in profondità, stabilizzandosi oggi tra 800 e 1.200 km sotto la superficie. La scala cromatica rappresenta la temperatura del mantello (dal giallo chiaro per le zone più calde all’arancione scuro e al verde per quelle più fredde). Le croci gialle indicano la posizione dei terremoti lunari, localizzati all’interno o in prossimità delle attuali regioni parzialmente fuse del mantello. Crediti: Park et al., Nature

Il team ha esplorato diverse possibili cause dell’anomalia, tra cui la composizione chimica della Luna. Tuttavia, i ricercatori sono giunti alla conclusione che tali dati potrebbero essere ben spiegati da una differenza termica fino a 170 °C tra l’interno dell’emisfero vicino e quello del lato lontano. Si ipotizza che tale differenza sia sostenuta dal decadimento radioattivo di elementi come torio e titanio, concentrati nell’interno del lato visibile, forse come residuo dell’intensa attività vulcanica che ha modellato quella regione tra 3 e 4 miliardi di anni fa.

Secondo gli autori, i metodi utilizzati per sondare l’interno della Luna potrebbero essere applicati anche ad altri corpi planetari, come Marte, Encelado e Ganimede, in quanto non richiedono l’atterraggio diretto di una sonda sulla superficie.

Per saperne di più:

• Leggi su Nature l’articolo “Thermal asymmetry in the Moon’s mantle inferred from monthly tidal response” di R. S. Park, A. Berne, A. S. Konopliv, J. T. Keane, I. Matsuyama, F. Nimmo, M. Rovira-Navarro, M. P. Panning, M. Simons, D. J. Stevenson & R. C. Weber