C'è neon nell'esosfera lunare e altre scoperte da LADEE

Che l'atmosfera lunare - più propriamente detta esosfera - contenga neon gli scienziati lo sospettavano da decenni, ma ora ne hanno finalmente avuto la conferma, grazie ai dati raccolti dalla sonda LADEE della NASA.
"La presenza di neon nell'esosfera della Luna è stata oggetto di speculazione fin dalle missioni Apollo, ma finora nessuna misurazione attendibile era stata effettuata," spiega Mehdi Benna dell'ente spaziale americano e dell'Università del Maryland. "Siamo lieti non solo di confermare una volta per tutte la sua presenza, ma anche di mostrare che è relativamente abbondante."
Un'atmosfera densa e importante come quella terrestre è una rarità nel sistema solare. Al contrario, le esosfere come quella lunare - involucri gassosi talmente rarefatti che le collisioni tra le diverse molecole sono rarissime - sono molto abbondanti. Perfino un pianeta, Mercurio, ne presenta una. Studiare quella che abbiamo dietro casa può quindi aiutarci a comprendere i meccanismi che regolano molti altri oggetti celesti nella nostra casa cosmica.
"Studiare l'esosfera lunare prima che l'esplorazione umana la alteri troppo è fondamentale," spiega Benna. L'esosfera lunare è talmente rarefatta - 100 bilioni di volte più dell'atmosfera terrestre - che, in seguito all'immissione dei gas di scarico durante la discesa delle missioni Apollo, momentaneamente raddoppiava in estensione.
L'esosfera lunare si forma quando il vento solare, il flusso di particelle cariche espulso dalla nostra stella, si scontra contro la superficie della Luna. La maggior parte di questo flusso - l'idrogeno, in particolare - rimane sulla superficie lunare, mentre i componenti volatili - elio, argon e neon - ritornano nello spazio.
La conferma proviene dallo strumento NMS a bordo di LADEE, una sonda decollata nel 2013 che ha completato la sua missione con una collisione contro la Luna l'anno scorso (clicca qui per maggiori dettagli). Lo strumento ha confermato che l'esosfera lunare è formata perlopiù da elio, argon e neon, con diversi picchi nelle varie fasi della giornata - l'argon è più abbondante all'alba, il neon alle quattro di mattina e l'elio all'una di notte. Queste conclusioni sono il risultato di più di sette mesi di misurazioni.
Anche se la maggior parte dell'esosfera lunare è dovuta appunto all'interazione della Luna con il vento solare, NMS ha dimostrato che alcuni gas provengono invece dalle rocce lunari. L'argon-40, ad esempio, è prodotto dal decadimento radioattivo del potassio-40, presente su quasi tutti i corpi rocciosi del sistema solare.
"Inoltre, abbiamo trovato che l'argon-40 crea una protuberanza situata al di sopra di una parte inusuale della superficie della Luna, la regione di Mare Imbrium e Oceanus Procellarum," spiega Benna. Anche se una correlazione rimane ancora da confermare, "è impossibile ignorare il fatto che questa regione coincida con le concentrazioni di potassio-40 sulla superficie. Potrebbe quindi esserci un collegamento tra l'argon atmosferico, il potassio superficiale e fonti interne."
Anche parte dell'elio esosferico ha un'origine simile. "Circa il 20% dell'elio proviene dalla Luna stessa, probabilmente dal decadimento radioattivo del torio e dell'uranio, presenti nelle rocce lunari," prosegue Benna. Le ultime stime indicano che questo fenomeno produce l'equivalente di sette litri a pressione atmosferica standard di elio.
Un altro tassello del puzzle è che la quantità di argon è variata notevolmente nel corso dell'intera missione, salendo e scendendo del 25% per tutta la durata delle misurazioni. I ricercatori sospettano che il rilascio di argon tramite degassamento dalla superficie sia regolato dallo stress mareale della Luna.
"I dati raccolti da NMS ci forniscono preziosi indizi sulle grandi domande legate alle fonti e alle variazioni dell'argon e dell'elio esosferici rimaste senza risposta per decenni," spiega Benna. "Queste scoperte evidenziano i limiti degli attuali modelli esosferici e il bisogno di modelli più sofisticati in futuro."