L’analisi dei dati gravitazionali raccolti dalle sonde spaziali ha svelato dettagli sulle strutture della Luna e di Vesta senza dover atterrare sulla superficie
I ricercatori hanno sviluppato un nuovo modello gravitazionale della Luna che include minuscole variazioni della gravità del corpo celeste durante la sua orbita ellittica attorno alla Terra. Queste fluttuazioni causano una leggera flessione della Luna a causa della forza di marea terrestre – un processo chiamato deformazione mareale – che hanno fornito informazioni cruciali sulla struttura interna profonda della Luna e svelato alcuni segreti. Sebbene la Luna e l’asteroide Vesta siano molto diversi, due nuovi studi della NASA hanno utilizzato la stessa tecnica per rivelare nuovi dettagli dell’interno di entrambi gli oggetti. Utilizzando il loro modello, i ricercatori hanno prodotto la mappa gravitazionale lunare più dettagliata di sempre, fornendo alle missioni future un modo migliore per calcolare posizione e tempo sulla Luna. Hanno raggiunto questo obiettivo analizzando i dati sul moto della missione GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory) della NASA, la cui sonda Ebb and Flow ha orbitato attorno alla Luna dal 31 dicembre 2011 al 17 dicembre 2012.
Asimmetria della Luna
Lo studio lunare ha esaminato i cambiamenti gravitazionali sui lati vicini e lontani della Luna. Mentre il lato vicino è dominato da vaste pianure – note come mare – formate da roccia fusa raffreddatasi e solidificata miliardi di anni fa, il lato lontano è più accidentato, con poche pianure. Alcune teorie suggeriscono che un intenso vulcanismo sul lato vicino alla Terra abbia probabilmente causato queste differenze. Questo processo avrebbe causato l’accumulo di elementi radioattivi e generatori di calore in profondità nel mantello del lato vicino alla Terra, e il nuovo studio offre la prova più convincente finora a sostegno di questa ipotesi.
“Abbiamo scoperto che il lato vicino della Luna si flette più di quello lontano, il che significa che c’è qualcosa di fondamentalmente diverso nella struttura interna del lato vicino rispetto a quello lontano“, ha detto Ryan Park, supervisore del Solar System Dynamics Group presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA. “Quando abbiamo analizzato i dati per la prima volta, siamo rimasti così sorpresi dal risultato che non ci credevamo. Così abbiamo eseguito i calcoli più volte per verificare i risultati in quasi un decennio di lavoro.”
Dati e modelli
Confrontando i risultati con altri modelli, il team di Park ha riscontrato una differenza piccola ma maggiore del previsto nell’entità della deformazione dei due emisferi. La spiegazione più probabile è che il lato vicino abbia una regione di mantello calda, a indicare la presenza di elementi radioattivi che generano calore, a dimostrazione dell’attività vulcanica che ha modellato il lato vicino della Luna tra 2 e 3 miliardi di anni fa.
L’evoluzione di Vesta
Il team di Park ha applicato un approccio simile per il suo studio, concentrandosi sulle proprietà rotazionali dell’asteroide Vesta, per saperne di più sul suo interno. Utilizzando i dati radiometrici del Deep Space Network della NASA e i dati di imaging della sonda Dawn dell’agenzia, che ha orbitato attorno all’asteroide dal 16 luglio 2011 al 5 settembre 2012, hanno scoperto che, invece di presentare strati distinti come previsto, la struttura interna di Vesta potrebbe essere per lo più uniforme, con un nucleo ferroso molto piccolo o addirittura assente.
Variazioni di inerzia
Le variazioni di inerzia possono essere osservate quando un pattinatore su ghiaccio ruota con le braccia rivolte verso l’esterno. Ritraendo le braccia, portando più massa verso il baricentro, la sua inerzia diminuisce e la sua velocità di rotazione aumenta. Misurando l’inerzia di Vesta, gli scienziati possono ottenere una comprensione dettagliata della distribuzione della massa all’interno dell’asteroide: se la sua inerzia è bassa, ci sarebbe una concentrazione di massa verso il centro; se è alta, la massa sarebbe distribuita in modo più uniforme.
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Alcune teorie suggeriscono che, nel corso di un lungo periodo, Vesta abbia gradualmente formato strati a forma di cipolla e un nucleo denso. Ma la nuova misurazione dell’inerzia del team di Park suggerisce invece che Vesta sia molto più omogenea, con la massa distribuita uniformemente e solo un piccolo nucleo di materiale denso, o addirittura non vi sia nessun nucleo.
Il nucleo della Terra
La gravità attrae lentamente gli elementi più pesanti verso il centro di un pianeta nel tempo, ed è così che la Terra si è ritrovata con un nucleo denso di ferro liquido. Sebbene Vesta sia stata a lungo considerata un asteroide differenziato, una struttura più omogenea suggerirebbe che potrebbe non avere strati completamente formati o che potrebbe essersi formato dai detriti di un altro corpo planetario dopo un impatto massiccio.
Per saperne di più
- Leggi l’articolo originale su NASA\JPL;
- Leggi il paper scientifico intitolato “Thermal asymmetry in the Moon’s mantle inferred from monthly tidal response” pubblicato su Nature;
- Leggi il paper scientifico intitolato “A small core in Vesta inferred from Dawn’s observations” pubblicato su Nature Astronomy.
