Il suolo della faccia nascosta di Chang'e-6 registra un vento solare più veloce del lato vicino protetto dalla Terra

Prima di Chang'e-6, ogni campione lunare riportato sulla Terra proveniva dal lato vicino. Restava così una domanda mai verificata in laboratorio: la Terra protegge un emisfero dal vento solare più dell'altro? Il suolo della faccia nascosta custodisce una registrazione dell'esposizione alle particelle impiantata più in profondità rispetto al suolo riportato dagli equipaggi di Apollo, secondo quanto ha rilevato lo studio su Nature Geoscience.

Che cosa ha registrato il suolo della faccia nascosta

Chang'e-6 ha riportato 1.935 grammi di regolite dal bacino Polo Sud-Aitken, i primi campioni mai prelevati dalla faccia nascosta della Luna. Il gruppo ha analizzato sette piccole porzioni con riscaldamento a stadi ed estrazione laser a fusione totale, misurando elio, neon, argon, kripton e xeno.

Il materiale proviene dal cratere Apollo, una struttura più piccola incastonata nel bacino Polo Sud-Aitken, il più grande e antico bacino da impatto conosciuto sulla Luna.

L'anomalia più netta riguarda il neon. Il rapporto medio neon-20/neon-22 è risultato di 11,34, con un'incertezza di 0,22.

È un valore vicino a 11,2, quello teorico atteso per un vento solare fortemente frazionato, secondo l'Accademia cinese delle scienze. È anche inferiore ai rapporti riportati per tutti i suoli del lato vicino studiati finora. In termini semplici, il materiale della faccia nascosta contiene una quota maggiore dell'isotopo più pesante, il neon-22.

Kripton e xeno raccontano una seconda storia. Nello xeno del vento solare presente nel suolo di Chang'e-6 il rilascio è avvenuto soprattutto ad alte temperature, con un unico picco. I campioni del lato vicino di Chang'e-5, invece, hanno prodotto un rilascio a due picchi. Il gas che esce a temperature più alte si trova in genere più in profondità nei grani minerali, quindi il dato della faccia nascosta indica un impianto più profondo.

La Terra come regolatore di velocità

La spiegazione che il gruppo propone è la magnetosfera terrestre. Mentre la Luna orbita, attraversa periodicamente la magnetoguaina, dove il vento solare ambiente rallenta dai tipici 400 km/s a circa 200 km/s.

La Luna è in rotazione sincrona, quindi lo stesso emisfero guarda sempre la Terra e l'altro mai. I ricercatori attribuiscono il contrasto a questa geometria: il lato vicino è rivolto verso la Terra e la magnetoguaina, quello nascosto no.

Il vento più lento raggiunge soprattutto il lato vicino. La faccia nascosta, perennemente girata dall'altra parte rispetto alla Terra, incontra il vento solare indisturbato.

Lo studio quantifica l'effetto sul lato vicino. Secondo i ricercatori, circa il 25% dell'esposizione complessiva al vento solare nel sito di atterraggio di Chang'e-5 ha subito l'influenza della magnetoguaina, mentre il sito di Chang'e-6 non ha avuto alcuna protezione di questo tipo. Chang'e-5 ha riportato suolo del lato vicino, e questo mostra l'impianto più superficiale che un vento più lento produrrebbe.

Le altre spiegazioni scartate

Prima di arrivare a questa lettura, i ricercatori hanno verificato le alternative. I rapporti medi tra kripton e xeno erano quasi identici nei suoli di Chang'e-5 e di Chang'e-6, il che esclude materiale meteoritico o cometario aggiuntivo come origine del contrasto. I suoli di Chang'e-6 registrano inoltre un'esposizione al vento solare relativamente recente, il che rende improbabile una causa legata a variazioni di lungo periodo dell'attività solare. Nessun impoverimento dei gas nobili era abbastanza marcato perché diffusione, erosione o sputtering preferenziale spiegassero da soli i rapporti del neon.

Una memoria fossile dell'antica magnetosfera

I gas nobili sono chimicamente inerti. Le loro concentrazioni, i rapporti isotopici e le temperature di rilascio conservano quindi i dettagli fisici dell'arrivo delle particelle, senza essere riscritti dalla chimica.

Secondo i ricercatori, i gas pesanti possono fungere da memoria fossile delle interazioni passate tra la magnetosfera terrestre e il vento solare. Combinati con i dati paleomagnetici, offrono un modo per ricostruire l'antica magnetosfera. Lo studio conclude anche che potrebbero essere coinvolti più di un processo di frazionamento.

Zhang Xuhang, ricercatore postdottorato presso l'Istituto di geologia e geofisica dell'Accademia cinese delle scienze, ha svolto l'analisi sotto la guida di He Huaiyu. Hanno collaborato ricercatori dell'Università della scienza e della tecnologia della Cina e del gruppo responsabile del carico utile volatile di Chang'e-7.