Dall’analisi dei dati raccolti dalla missione Chandrayaan-1 è emerso che le regioni polari della Luna, già note per la presenza di ghiaccio, sono anche caratterizzate dalla presenza di ematite. La scoperta di questo ossido di ferro ha inevitabilmente portato con sé la necessità di individuare processi affidabili in grado di produrlo. Un possibile scenario è stato presentato da Shuai Li (Università delle Hawaii) e collaboratori in uno studio pubblicato a inizio settembre su Science Advances.

Opportuno sottolineare come la scoperta abbia lasciato esterrefatti i ricercatori. La Luna, infatti, non è certo un ambiente ideale perché si attivino le reazioni di ossidazione necessarie alla formazione di ematite. Restando in ambito planetario, il nostro satellite non è certo come Marte, il cui colore rossastro è imputabile a ossidi di ferro formatisi quando la sua superficie era caratterizzata da abbondante presenza di acqua.

Alla secchezza del suolo lunare suggerita dall’analisi dei campioni di rocce delle missioni Apollo nei quali, solo di recente e con strumenti molto sensibili, sono state individuate tracce di idrossile (OH), si deve aggiungere un altro importante fattore. La superficie della Luna è costantemente flagellata dal vento solare, un flusso di particelle cariche particolarmente ricco di idrogeno emesso dal Sole. Nel momento in cui interagisce con i composti di ferro, l’idrogeno agisce da riducente (cioè fornisce elettroni), dunque si oppone ai processi di ossidazione che portano alla formazione di ematite e che richiedono invece la rimozione di elettroni.

È vero che anche la Terra è investita dal soffio di idrogeno trasportato dal vento solare, ma a proteggerci ci pensa il campo magnetico del nostro pianeta, protezione sulla quale non può contare la Luna.

Ematite lunare

Progettata dall'Agenzia Spaziale Indiana (ISRO) in collaborazione con NASA, ESA e AAB e lanciata nell’ottobre 2008, la missione Chandrayaan-1 comprendeva un orbiter dotato di sensori ad alta risoluzione nel campo del visibile, dell'infrarosso e delle frequenze dei raggi X e un impattore (Moon Impact Probe) di 29 kg. Mentre quest’ultimo si è schiantato come da programma sulla superficie lunare il 14 novembre 2008, alcuni problemi tecnici hanno ridotto la vita operativa dell’orbiter a una decina di mesi. Tra gli strumenti a bordo della sonda vi era il Moon Mineralogy Mapper (M3), uno spettrometro a immagine operante nel visibile e vicino infrarosso (VNIR) che, in modalità di mappatura globale, permetteva campionamenti della superficie lunare con risoluzione spaziale da 140 a 280 m per pixel.

L’analisi approfondita di alcune caratteristiche spettrali rilevabili nei dati raccolti dalla Chandrayaan-1 nelle regioni polari ha permesso a Shuai Li e ai suoi collaboratori di ricondurle all’ematite. Potrebbe sembrare quasi scontata l’individuazione di questo ossido di ferro in regioni lunari che presentano numerosi crateri contenenti ghiaccio, peccato che le regioni che mostravano la firma spettrale dell’ematite si trovassero lontano da quei depositi di ghiaccio.

Il fatto che la presenza di ematite caratterizzi molto di più l’emisfero lunare che è sempre rivolto verso la Terra ha indotto i ricercatori a indagare a fondo se potesse giocare un ruolo chiave l’ossigeno del nostro pianeta. Nel 2007, infatti, la sonda giapponese Kaguya aveva scoperto che l’ossigeno della nostra alta atmosfera è in grado di raggiungere la Luna perché viene incanalato e trasportato dalle estensioni delle linee di campo magnetico della magnetosfera. Attualmente la Luna si sta lentamente allontanando dalla Terra, il che significa che in passato, quando era più vicina, poteva essere investita da una maggiore quantità di ossigeno. Secondo i ricercatori, oltre a incanalare l’ossigeno dell’alta atmosfera, la coda magnetica terrestre avrebbe anche un ruolo chiave nel bloccare il flusso di idrogeno trasportato dal vento solare. In determinati periodi dell'orbita lunare, in particolare quando è Luna piena, l’estensione del campo magnetico terrestre sarebbe in grado di bloccare anche più del 99% del vento solare. Il nostro satellite, dunque, potrebbe periodicamente godere delle condizioni propizie perché sulla sua superficie si possano attivare i processi di ossidazione che portano alla ruggine.

A questo scenario manca però un ultimo importante tassello: l’acqua. Si è già detto che non si possono invocare i depositi di ghiaccio sul fondo dei crateri polari della Luna, dunque è necessario trovare un meccanismo alternativo che permetta la giusta disponibilità d’acqua. Nello studio si sottolinea il ruolo decisivo degli impatti delle particelle di polvere che bombardano costantemente la superficie lunare. Tali eventi potrebbero liberare le molecole di idrossile (OH) legate ai minerali dello strato superficiale della Luna permettendogli di mescolarsi con il ferro e, al momento propizio, reagire per formare ossidi. Non si può neppure escludere che le stesse particelle di polvere possano trasportare molecole d'acqua e che il calore generato dal loro impatto possa aumentare il tasso di ossidazione.

Per confermare definitivamente lo scenario proposto occorreranno certamente altri dati, non solo per determinare esattamente come l'acqua interagisca con i minerali lunari, ma anche per spiegare come mai piccole quantità di ematite si siano formate anche sull’emisfero più lontano della Luna, dove l'ossigeno terrestre non dovrebbe giungere. Nella presentazione della scoperta, Shuai Li ne ha giustamente sottolineato l’importanza: «Questa scoperta – ha dichiarato– ridisegnerà la nostra conoscenza sulle regioni polari della Luna. La Terra potrebbe aver svolto un ruolo importante nell'evoluzione della superficie lunare».