NASA Resource Prospector: produrre acqua ed ossigeno in situ sulla Luna

NASA Resource Prospector: produrre acqua ed ossigeno in situ sulla Luna
Nell’agosto del 1976 la sonda sovietica "Luna 24" atterrò sulla Luna e ritornò a Terra con dei campioni di rocce contenenti acqua, ma questo risultato fu quasi totalmente ignorato dai ricercatori occidentali, considerando per decenni il nostro satellite come un posto arido e secco.

Le missioni americane sulla Luna portarono a terra un totale di 300 chilogrammi di rocce lunari. Furono trovati molti campioni contenenti tracce d’acqua, ma la NASA ritenne che l’acqua fosse un contaminante di origine terrestre, perchè la polvere del nostro satellite aveva intasato i sigilli di alcuni dei contenitori e impedito loro di venir chiusi in modo corretto.
Gli americani spedirono la sonda Clementine nel 1994 verso la Luna utilizzando il radar, che era stato costruito per fini militari, al fine di cercare ghiaccio d’acqua attraverso l’analisi delle onde radio riflesse sulla superficie. La sonda fornì la prima prova (almeno per il mondo occidentale) di cristalli di ghiaccio d’acqua sotto la superficie. Anche la missione Lunar Prospector nel 1998 cercò l’acqua, questa volta per confrontare la quantità di neutroni emessi dalla superficie con la quantità che potrebbe essere presente se non ci fosse acqua che li assorba.
Più recentemente, nel 2009, la missione indiana Chandrayaan-I trovò evidenza d’acqua sulla Luna con l’uso della fotografia infrarossa.
La NASA inoltre effettuò un esperimento nel 2009 nel quale lo stadio superiore di un razzo Centaur impattò su un cratere lunare permanentemente in ombra, ossia nel luogo più probabile dove trovare acqua ghiacciata. Il Centaur colpì la Luna ad una velocità di 2,5 km/s e formò un cratere di 4 metri di profondità e di 25 metri di larghezza.
Il pennacchio di materiale espulso venne analizzato e si scoprì che conteneva circa 5,6% di acqua.
Ma da dove proviene quindi l'acqua lunare? È stata depositata a seguito di un unico importante evento recente oppure si è formata nel corso di miliardi di anni? Si chiede Peter Schultz, scienziato della Brown University nel Rhode Island e membro della missione LCROSS. "Il fatto è che non lo sappiamo". Ora come ora, le principali teorie sull'origine dell'acqua sulla Luna sono tre, più una quarta "altamente speculativa" che tuttavia non può essere ancora esclusa del tutto.

TEORIA 1

Degli antichi vulcani hanno spinto in superficie l'acqua della Luna, quindi l’acqua sulla Luna, secondo questa teoria, c'è sempre stata ed è stata un elemento integrante della creazione del nostro satellite, come lo è stata per la Terra.

TEORIA 2

L’acqua si crea in superficie. Secondo altri scienziati l’acqua lunare potrebbe crearsi semplicemente in superficie grazie all'aiuto del Sole. Il Sole emette costantemente raggi di particelle chiamate vento solare. Gli ioni o i protoni di idrogeno a carica positiva contenuti nel vento solare colpirebbero la Luna e interagirebbero con i minerali ricchi di ossigeno presenti sul suolo lunare per produrre H2O, ossia acqua, dice la seconda teoria.
Ad ogni modo, la formazione di acqua a partire dal vento solare sarebbe un processo molto lento, afferma Schultz della Brown University. "Ma anche accumulando soltanto una molecola di acqua al giorno, nel corso di miliardi di anni il risultato potrebbe vedersi".

TEORIA 3

L’acqua sulla Luna proviene da comete e asteroidi. Altri studiosi sostengono che l'acqua sulla Luna proverrebbe da comete e asteroidi umidi che hanno colpito la Luna in un passato remoto. La maggior parte dell'acqua derivante da questi impatti sarebbe stata dispersa nello spazio, ma code di molecole sarebbero rimaste catturate dalla gravità lunare. La spiegazione sarebbe che, colpendo la Luna, le comete o gli asteroidi, che contengono acqua, avrebbero creato una nuvola di vapore acqueo vicino alla superficie lunare. 
Quindi una parte di quest'acqua sarebbe migrata verso le aree polari e, più precisamente verso una 'trappola fredda', ossia una zona perennemente fredda, come un cratere polare dove non arriva mai la luce del sole.

TEORIA 4

L’acqua della Luna proviene dalla Terra. Secondo Schultz della Brown University, ci sono due modi in cui l'acqua terrestre potrebbe essere finita sulla Luna. Entrambi sarebbero possibili solo nel caso in cui, la Terra e la Luna, miliardi di anni fa, fossero state molto più vicine di oggi. 
Nel corso di periodi preistorici dove il campo magnetico della Terra fu del tutto assente o debole, il vento solare avrebbe potuto sollevare vapore acqueo dall'atmosfera del nostro pianeta e depositarlo sulla Luna. Oppure, l'impatto catastrofico sulla Terra di un asteroide o di una cometa potrebbe avere sollevato acqua marina verso la zona dove avrebbe incrociato l'orbita della Luna, che da questa nuvola sarebbe emersa un po' più bagnata.
Entrambi questi scenari sono possibili ammette Schultz, ma "qui si specula soltanto". 
Oggi invece sappiamo con certezza, che il nostro satellite ospita sulla sua superficie, in diverse zone, uno strato di acqua creato dall’azione del vento solare, oltre a idrogeno molecolare che si forma a partire dall’acqua ghiacciata e acqua magmatica sotto la superficie. E poi ancora argento, zolfo, anidride carbonica, calcio, magnesio e mercurio. Perché non sfruttare tutte queste risorse? Ad esempio costruendo un rover che possa andare alla ricerca delle giuste sostanze nel sottosuolo, e che possa estrarle ed elaborarle.
L’utilizzazione in situ delle risorse spaziali (“in-situ resource utilization”, ISRU) è nei piani della NASA da anni, all’interno di una missione battezzata Resource Prospector. I primi prototipi di rover lunari capaci di estrarre ed elaborare materiali sono stati testati nel 2008. Per questi progetti l’agenzia ha già speso quasi 20 milioni di dollari, ma ci si aspetta una ulteriore spesa di circa un quarto di miliardi di dollari.
Dopo varie prove che saranno ancora necessarie sul pianeta Terra, il primo test ISRU nello spazio è previsto per il 2018, anno in cui la NASA vorrebbe lanciare sulla Luna un rover in grado di viaggiare per qualche chilometro per rintracciare idrogeno, vapore acqueo ed altre sostanze volatili del nostro satellite. Un secondo esperimento ISRU potrebbe essere a bordo del prossimo rover marziano della NASA, il cui lancio è previsto nel 2020.


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