Grazie a un esperimento condotto sulla Terra è stato possibile raffinare di molto la stima della temperatura della Luna, al confine tra nucleo e mantello, che è risultata essere tra 1.300 e 1.470 gradi Celsius. Questo nuovo valore, insieme alla già conosciuta temperatura superficiale, permetterà di creare un profilo di temperatura interna della Luna e di studiare la sua struttura e composizione

Attualmente si conosce ancora poco della struttura interna della Luna. Tuttavia, recentemente è stato fatto un importante passo avanti in questa direzione da Ananya Mallik, una scienziata dell’Università del Rhode Island che ha condotto esperimenti per determinare la temperatura al confine tra nucleo e mantello del nostro satellite. Dai suoi esperimenti, Mallik è riuscita a dedurre una temperatura tra 1.300 e 1.470 gradi Celsius, un valore che si colloca all’estremo superiore di una precedente stima affetta da un’incertezza di circa 800 gradi.

«Per comprendere la struttura interna della Luna, abbiamo bisogno di definire nel migliore dei modi il suo stato termico», afferma Mallik. «Ora conosciamo la temperatura in due zone: al confine tra il nucleo e il mantello, e alla superficie, come misurata dalle missioni Apollo. Sapere la temperatura di queste due zone ci aiuterà a creare un profilo di temperatura interna della Luna, di cui abbiamo necessariamente bisogno per determinarne lo stato interno, la sua struttura e la sua composizione».

Secondo Mallik, la Luna ha un nucleo di ferro, come quello della Terra. Precedenti ricerche basate su dati sismici, hanno scoperto che tra il 5 e il 30 per cento del materiale al confine tra nucleo e mantello si trova in uno stato liquido o fuso. Ma perché dovremmo avere del materiale fuso a quella profondità?

Per rispondere a questa domanda, la scienziata nel 2016 ha condotto una serie di esperimenti presso il Bavarian Research Institute of Experimental Geochemistry and Geophysics in Germania, utilizzando un dispositivo in grado di esercitare le alte pressioni che si trovano nelle profondità della Luna. Ha preparato un minuscolo campione di materiale simile a quello trovato sulla Luna, lo ha compresso a una pressione 45mila volte superiore alla pressione atmosferica della Terra – che è la pressione che si ritiene esista nel limite interno del mantello della Luna – e ha usato un riscaldatore di grafite per innalzare la temperatura del campione fino a quando non si è parzialmente sciolto.

«L’obiettivo era quello di determinare quale intervallo di temperatura avrebbe prodotto tra il 5 e il 30 per cento di materiale fuso, dal quale avremmo potuto estrapolare l’intervallo di temperature al limite del mantello principale», riferisce Mallik.

Ora che, grazie a questo esperimento, l’intervallo di temperatura sul confine nucleo-mantello è stato ridotto notevolmente, gli scienziati possono iniziare a sviluppare un profilo di temperature della Luna più preciso ed andare avanti determinando anche un profilo dei minerali che compongono il mantello, dalla crosta al nucleo.

«È importante conoscere la composizione della Luna per capire meglio perché si è evoluta in un certo modo», ha detto Mallik. «La storia della Terra e quella della Luna risultano essere intrecciate sin dall’inizio. Entrambe sono il prodotto di una grande collisione tra quella che era la proto-Terra e un corpo di dimensioni approssimativamente pari a quelle di Marte, verificatosi oltre 4.5 miliardi di anni fa. Quindi, per capire meglio la nostra Terra, può essere utile conoscere la nostra vicina Luna, proprio perché hanno avuto un inizio comune».

«La Terra è complicata» ha continuato la scienziata. «Qualsiasi somiglianza nella composizione tra la Terra e la Luna può darci un’idea di come si sono formati questi due corpi planetari, dell’energia della collisione e di come gli elementi siano stati suddivisi tra le due parti».

La scienziata ha inoltre osservato che la Terra si è evoluta attraverso il processo della tettonica a placche, responsabile della deriva dei continenti, della topografia della superficie terrestre, della regolazione del clima a lungo termine e forse anche dell’origine della vita. Ma non sussistono evidenze di placche tettoniche sulla Luna.

«Tutto sulla Terra accade a causa della tettonica delle placche», ha detto. «Sulla Luna non c’è traccia di questo processo. Questa evidenza cosa ci dice della nostra Terra? È lo stesso motivo per cui studiamo Marte e Venere: sono i nostri vicini più prossimi e abbiamo avuto un inizio comune, ma perché sono così diversi dal nostro pianeta?»

I prossimi passi nella ricerca della Mallik riguarderanno la determinazione sperimentale della densità del materiale fuso al confine del mantello, che raffinerà ulteriormente l’intervallo di temperatura. In collaborazione con Heidi Fuqua Haviland, che lavora presso il Marshall Space Flight Center della Nasa, e Paul Bremner, che lavora presso l’Università della Florida, la scienziata combinerà questi risultati con quelli ottenuti da metodi computazionali per ricavare il profilo della temperatura e la composizione dell’interno della Luna.

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