Un nuovo sguardo ai dati degli esperimenti sismici lasciati sulla Luna dagli astronauti dell'Apollo ha fornito ai ricercatori una migliore comprensione dell'interno lunare. Il nucleo della Luna sembra essere molto simile a quello della Terra - con un nucleo interno solido e un nucleo esterno liquido fuso - e le sue dimensioni sono proprio nel mezzo delle stime precedenti.
'Mentre la presenza di un nucleo liquido era stata precedentemente dedotta da altre misurazioni geofisiche, abbiamo effettuato la prima osservazione sismica diretta di un nucleo esterno liquido', ha affermato il dott. Renee Weber, scienziato planetario presso il Marshall Space Flight Center della NASA, che ha guidato il team di ricercatori.
Esperimento sismico passivo Apollo dall'Apollo 15. Credito: NASA
Il Esperimento sismico passivo Apollo misurava le onde sismiche sulla Luna e consisteva in quattro sismometri schierati sul lato lunare vicino durante le missioni Apollo tra il 1969 e il 1972. Gli strumenti registravano continuamente il movimento del suolo fino alla fine del 1977. Ma si pensava che i dati fossero piuttosto deboli a causa del piccolo numero di stazioni, della mancanza di osservazione di eventi lontani e dell'interferenza dei 'terremoti lunari'. Poiché questa era l'unica misurazione diretta dalla Luna disponibile, vari ricercatori differivano su caratteristiche chiave come il raggio, la composizione e lo stato del nucleo (cioè se fosse solido o fuso).
'L'interno più profondo della luna, soprattutto indipendentemente dal fatto che abbia o meno un nucleo, è stato un punto cieco per i sismologi', ha affermato Ed Garnero, professore all'Arizona State University e membro del team di ricerca. 'I dati sismici delle vecchie missioni Apollo erano troppo rumorosi per immaginare la luna con sicurezza'.
Weber e i suoi colleghi hanno rianalizzato i dati dell'Apollo utilizzando un metodo solitamente utilizzato per l'elaborazione dei dati sismici sulla Terra. Chiamate elaborazione di array, le registrazioni sismiche vengono sommate o 'impilate' in un modo speciale e studiate insieme. Le molteplici registrazioni elaborate insieme consentono ai ricercatori di estrarre segnali molto deboli. È possibile identificare la profondità degli strati che riflettono l'energia sismica, indicando in definitiva la composizione e lo stato della materia a profondità variabili.
Questo metodo può migliorare i segnali sismici deboli e difficili da rilevare aggiungendo i sismogrammi insieme.
'Se l'energia delle onde sismiche scende e rimbalza su un'interfaccia profonda a una particolare profondità, come il confine nucleo-mantello della Luna, allora quel segnale 'eco' dovrebbe essere presente in tutte le registrazioni, anche se al di sotto del livello di rumore di fondo', ha detto Patty Lin, una candidata post-dottorato all'ASU e un altro membro del team. 'Ma quando aggiungiamo i segnali insieme, l'ampiezza di riflessione del nucleo diventa visibile, il che ci consente di mappare la Luna profonda'.
Weber ha detto a Universe Today che le onde di taglio non penetrano nelle regioni fluide. 'Quindi, mentre abbiamo osservato i riflessi di compressione dal nucleo interno solido, non abbiamo (come previsto) osservato i riflessi di taglio dal nucleo interno, poiché quell'energia viene riflessa nello strato centrale esterno'.
Studi recenti hanno suggerito che la Luna avesse un nucleo relativamente piccolo ricco di ferro, di dimensioni comprese tra circa 250 e 430 km, o circa dal 15 al 25% del suo raggio medio di 1.737,1 km. Le nuove misurazioni mettono il nucleo leggermente più grande.
'Abbiamo posizionato il confine nucleo-mantello a un raggio di 330 km, circa il 19% del raggio medio della Luna', ha detto Weber in una e-mail.
Il nucleo ricco di ferro ha una sfera interna solida di quasi 240 km (150 miglia) di raggio e un guscio fluido esterno spesso 90 km (55 miglia).
La nuova ricerca indica anche un interno impoverito di volatili, con il nucleo lunare contenente una piccola percentuale di elementi leggeri come lo zolfo, simili agli elementi leggeri nel nucleo terrestre: zolfo, ossigeno e altri.
I dati riorganizzati di 30 anni sembrano anche confermare la principale teoria su come si è formata la Luna.
'La presenza di uno strato fuso e di un nucleo esterno fuso supporta il modello di formazione lunare a grande impatto ampiamente accettato, che prevede che la Luna potrebbe essersi formata in uno stato completamente fuso', ha detto Weber.