Monografica sulla Luna
C’è stato un tempo nel nostro
passato remoto in cui la nostra Terra non aveva una compagna cosmica. Poi, in
un lasso di tempo breve anche per una vita umana, fu la Luna. Era una Luna
“diversa” da come la osserviamo oggi ma ugualmente preziosa perché, forse, se
quell’evento non fosse accaduto noi oggi non esisteremmo.
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| Figura 1 – Al 2024 è la più accurata mappa geologica globale della Luna mai prodotta. La scala è 1:2.500.000. La mappa è presentata con proiezione Mollweide. Credit: Chinese Academy of Sciences via Xinhua/Alamy (31). |
Questa monografia esplora in
dettaglio, ma con un linguaggio accessibile a tutti, gli affascinanti aspetti
astronomici e non della Luna, il nostro unico satellite naturale, con un occhio
rivolto al passato e uno al futuro dell'esplorazione di questo corpo celeste. Esploreremo
il nostro satellite dal tempo della sua formazione al suo futuro remoto
passando per le fasi lunari, le sue caratteristiche geologiche, le sua
esplorazione attraverso i miti antichi fino alla cultura pop moderna, questa
pubblicazione vuole offrire uno sguardo approfondito sull'influenza e
l'importanza della Luna sulla storia sulla cultura dell'umanità passata e
presente. L’argomento verrà esposto con dovizia di particolari ma con un
linguaggio divulgativo ma alcune parti necessiteranno di un po’ più di
attenzione perché saranno più ricche di termini tecnici; nel complesso l’esposizione
dei fatti sarà comunque accessibile a tutti.
Una piccola precisazione: tutte
le fonti scientifiche utilizzate per la stesura di questo articolo sono in
lingua inglese in quanto essa è la lingua internazionale della comunità
scientifica. Per quanto possibile cercherò di utilizzare una terminologia
corretta dal punto di vista scientifico e spesso dovrò adattare all’italiano
termini tecnici che sono stati coniati in inglese con un accezione tecnica, non
sempre esiste una traduzione perfetta italiano. Altre volte utilizzerò una
terminologia non propria dell’italiano colloquiale al fine di essere più
preciso. Si pensi alla differenza fra direzione e verso o al lato oscuro della
luna tanto caro ad nu certo giornalismo quanto errato. In questo testo i due
emisferi della Luna saranno il lato visibile o vicino e il lato lontano o
nascosto. Il mio consiglio è sempre quello di annotare gli eventuali termini
che si ignora, interrompere la lettura e cercarli in rete anche semplicemente
si Wikipedia Italia. Non dovrebbe essere necessario farlo perché il senso
generale del discorso dovrebbe essere chiaro anche se si ignora il significato
di una parola.
Buona lettura.
I miti passati
Figura 2 - Statua di Selene,
Pergamonmuseum, Berlino
Per gli abitanti “del bel
paese là dove 'l sì suona” [1]
i miti più importanti, e culturalmente più vicini, sono quelli greci e romani
ma personificazioni di divinità legate alla Luna compaiono in tutto il mondo. Nell’antica Grecia
la Luna era identificata con la titanide Selene, poi Artemide, per i romani
Luna, per gli induisti Chandra (divinità maschile), in Egitto Khonsu e così a
seguire innumerevoli altre divinità a volte maschili, a volte femminili, spesso
collegate con miti e/o fasi dell’agricoltura, a volte pacifiche, a volte
guerriere. Insomma: la Luna è, in varie forme, onnipresente nella cultura umana
probabilmente già dalla preistoria. Ma su questo avremo modo di soffermarci più
avanti.
I collegamenti con le fasi
agricole sono probabilmente dovuti al fatto che diverse civiltà in tutto il
mondo svilupparono calendari lunari e lunisolari allo scopo di
regolare e di poter programmare le pratiche agricole e di caccia essenziali per
il sostentamento. Nel ondo antico, privo di strumenti meccanici o elettronici
per la misurazione del tempo, il poter determinare con ragionevole precisione
il periodo migliore per la semina era di “vitale” importanza per la popolazione
in quanto da questo potevano dipendere la qualità e la quantità dei raccolti e
di conseguenza la disponibilità di sufficienti derrate.
I primi calendari erano basati
sul ciclo delle fasi lunati, quello che oggi chiamiamo mese sinodico,
e in un anno solare me ne si potevano contare 12 per un totale di 354 giorni.
Il problema è che questo tipo di calendari non coincideva con l’anno solare e
il ciclo delle stagioni. La discrepanza fra questi e il calendario moderno
veniva colmata in vari modi. C’è chi aggiungeva ogni anno alcuni giorni noti
come mese intercalare come in Mesopotamia. Nell’antico Egitto invece il
calendario di 365 giorni seguiva il ciclo del sole ma era suddiviso in mesi di
30 giorni, chiaramente ispirati al mese lunare, e sincronizzato dal sorgere
della stella Sirio che preannunciava le importantissime esondazioni del Nilo
fondamentali per l’agricoltura locale. Una menzione la merita il Calendario
metonico che consta di un ciclo di 19 anni solari o 235 lunazioni o mesi
lunari. Su questo tipo di calendario lunisolare ancora oggi si basano il
calendario ebraico e quello ecclesiastico cattolico i quali lo utilizzano per
il calcolo ad esempio della Pasqua. I romani antichi aggiungevano agli altri 12
mesi e ad anni alterni un mese extra, il mercedonio, della durata di 22
giorni. Gli altri 12 mesi avevano, ancora una volta una durata di 29 o 30
giorni. Sempre i romani perfezionarono poi il calendario prima con quello giuliano
per poi approdare nel rinascimento nel calendario gregoriano che è
quello oggi in uso in quasi tutti i Paesi del mondo. Entrambi questi calendari
sono solari.
Orbita della Luna
Figura 3 - Distanze minime, medie e
massime della Luna dalla Terra con il suo diametro angolare visto dalla
superficie terrestre. Distanze e dimensioni sono in scala.
Credit: Creative Commons Attribution-Share
Alike 4.0 International license.
La Luna orbita la Terra in direzione
prograda. Questo è il più comune dei moti e lo si ha quando sia il corpo
primario che il suo satellite si muovono lungo le loro orbite nello stesso
verso. Immaginando di osservare il sistema solare da suo nord, questo verso è
antiorario. Questo è dovuto al fatto che i corpi, salvo casi particolari,
mantengono la rotazione della nube da cui hanno avuto origine. Diversamente si
ha un moto retrogrado quando i due corpi ruotano in versi opposti. La
direzione del moto, progrado o retrogrado, non fa riferimento solamente alla
rivoluzione ma anche alla rotazione o alla precessione. Più avanti questi
concetti ci torneranno utili e verranno meglio approfonditi.
Il moto retrogrado oltre che raro
è indice del fatto che, nel passato della storia di un corpo celeste, è
avvenuto qualcosa di peculiare. Ad esempio un evento di cattura, di espulsione o
un impatto gigante.
L’orbita lunare è lievemente
ellittica con un’eccentricità di 0,0549 che la porta a variare la sua
distanza fra perigeo e apogeo, che a partire dal centro della
Terra sono rispettivamente il punto più prossimo e più lontano della sua orbita,
da 357’000 km a 407'000 km [13].
Attenzione perché questa non è la
ragione per la quale la Luna a volte ci appare più grande. La differenza di diametro
angolare della Luna fra perigeo e apogeo, la misura cioè del suo diametro
misurata in gradi (quindi appunto un “angolo”) è difficilmente apprezzabile ad
occhio nudo. La vera ragione per la quale la Luna a volte appare decisamente
più grande è psicologica e trova la sua ragione nel fatto che quando la Luna è
alta nel cielo ci mancano dei punti di riferimento che ci permettano di
stimarne l’estensione. Viceversa quando questa è più bassa, vicina
all’orizzonte, possiamo confrontarla con oggetti noti quali alberi o palazzi e
questo ce la fa apparire più grande [14].
La luna orbita attorno alla Terra
mentre quest’ultima orbita attorno al Sole. Questo complesso di moti reciproci
fa si che definire il periodo di un moto necessiti un punto di riferimento preciso
e da qui scaturisce la ragione di parte della numerosità dei moti lunari. La
Luna come ogni altro satellite naturale compie moti di rotazione (attorno al proprio asse), di rivoluzione (attorno al centro di massa col suo
primario) e di traslazione (attorno al sole assieme al suo primario). La
risultante della combinazione di questi moti più alcune complesse interazioni
gravitazionali risulta in una vasta serie di moti, periodi orbitali
e cicli. Vediamone i principali un po’ più nel dettaglio:
Figura 4 - Rappresentazione dei moti lunari di rotazione (verde),
precessione
(blu) e nutazione (rosso). Sia la precessione che la nutazione sono
moti retrogradi mentre la rotazione e la rivoluzione (non illustrata) sono
progradi.
Credit: User Herbye (German Wikipedia). Designed
by Dr. H. Sulzer.
a) La
nutazione. È un moto di oscillazione
dell’asse di rotazione attorno al cerchio della precessione, ha un periodo
uguale alla metà della rivoluzione tropica (13,66 giorni medi). Il polo
vero percorre attorno al polo medio una piccolissima ellisse con
asse maggiore ampio 0,089”.
b) Il
mese sinodico. (29d 12h 44’ 2,9”) È il
periodo (medio) che intercorre fra due fasi lunati uguali, ad esempio due lune
piene ed è misurato in relazione all’allineamento fra la Terra, Il sole e la
Luna che è appunto ciò che determina le fasi lunari o lunazioni. Il suo nome
significa letteralmente “relativo al sinodo”, cioè all’incontro. L’incontro è
quello fra Luna e Sole.
Ma perché
“periodo “medio”? la ragione è la non circolarità dell’orbita la quale, per il
principio di conservazione del momento angolare fa si che la velocità orbitale
al periapside sia maggiore che all’apoapside. Gli apsidi sono i punti mi maggiore e minore
avvicinamento di un corpo orbitante rispetto al suo primario.
c) Il
mese siderale. (27g 7h 43’ 11,6”) È il
periodo orbitale (medio) misurato rispetto all’International Celestial
Reference Frame (Sistema di Riferimento Celeste Internazionale) [15 16 17],
che può essere approssimata con le stelle fisse. È leggermente più breve del
mese sinodico perché mentre la Luna orbita attorno alla terra questa si muove
lungo la sua orbita attorno al Sole quindi al completamento di un mese siderale
la Luna deve avanzare ancora un po’ per raggiungere nuovamente l’allineamento
Sole-Terra-Luna. Un anno gregoriano consta infatti di 13,37 mesi
siderali e 12,37 mesi sinodici.
d) Il
mese tropico. (27d 7h 43’ 4,7”) È il
periodo che intercorre fra due consecutivi passaggi della Luna nel punto del
suo equinozio.
e) Il
mese draconico. (27d 5h 5’ 35,8”) Questo
mese prende il nome dal drago mitologico che ha la sua residenza nei nodi
lunari e che durante le eclissi mangia il Sole o la Luna. Corrisponde
all’intervallo di tempo fra due passaggi della Luna sullo stesso nodo. È dovuto
al fatto che il Sole esercita una coppia, un momento torcente, sul momento
angolare del sistema Terra-Luna.
f)
La retrodatazione dei
nodi. L’orbita lunare è leggermente inclinata rispetto al piano
dell’ecclittica terrestre, 5°,9’, e questo fa si che periodicamente questa
lo attraversi. I punti in cui avviene questo attraversamento sono detti nodi.
I due nodi sono chiamati ascendente quando la Luna passa all’emisfero
nord dell’ecclittica e discendente quando passa a quello sud. L’eclittica
è il piano su cui giace l’orbita terrestre. La linea che unisce questi punti è
detta linea dei nodi. Questa linea, per via delle interazioni
gravitazionali ruota in senso retrogrado di circa 19,33° e compie una rotazione
completa in 18,5996 anni.
g) La
precessione degli apsidi o precessione anomalistica. In 8,85 anni la linea
che congiunge gli apsidi, che come abbiamo già visto sono i punti più
lontano e più vicino dell’orbita compie una rotazione completa in senso
retrogrado. Il nome è dovuto al fatto che in un sistema di riferimento polare
la coordinata angolare è detta anomalia. Il fatto che la retrogradazione
dei nodi e la precessioni anomalistica non siano sincrone può sembrare
controintuitivo ma mentre la prima è una rotazione conica la seconda è una
rotazione dell’orbita su un piano.
h) Il
moto di recessione. La Luna vanta un
primato all’interno del sistema solare. Essa è infatti il satellite naturale
più grande in relazione al suo primario. Farebbe eccezione il sistema
Plutone-Caronte se Plutone fosse ancora considerato un pianeta. La Luna è circa
un quarto in diametro rispetto alla Terra è 1/81 in massa e questo fatto fa si
che il sistema si discosti un po’ da quanto predetto dalle leggi di Keplero. La
ragione è che i due corpi, per via della lodo distanza e rapporto fra le masse
non possono essere considerati puntiformi. Una delle conseguenze più notevoli
di questa configurazione non è tanto il blocco mareale, con la sua più
appariscente conseguenza e cioè il fatto che dalla Terra possiamo osservare
sempre e solo un lato della Luna, quanto piuttosto il fatto che le maree
oceaniche e crostali che la Luna causa sulla Terra ne stanno rallentando la
rotazione di circa 2 millisecondi ogni secolo. Può non sembrare tanto ma in
tempi geologici ha modificato la durata del giorno di ore. Questo rallentamento
significa che la durata del giorno terrestre sta lentamente aumentando e di
conseguenza per via del principio di conservazione del momento angolare del
sistema Terra-Luna i due corpi sono in recessione. La Luna infatti è ogni anno
circa
Figura 5 - LRRR Lunar Ranging Tetro
Reflector della missione Apollo 15. In totale sulla luna si trovano 5
retroriflettori. E sono dalle missioni Apollo 11, 14 e 15, due dalle Lunokhod 1
e 2 e uno dalla Chandrayaan-3.
Credit: NASA-ALSEP AS15-85-11468 [21]
i)
Il moto di librazione.
Come abbiamo visto la Luna è marealmente bloccata alla Terra. Verrebbe quindi
da pensare che, al netto delle approssimazioni geometriche, se ne possa osservare solo il 50% della
superficie. Ma qui entra in gioco Keplero con la prima delle sue leggi e
l’inclinazione dell’asse di rotazione della Luna che è di 6°41’. Come ci insegna
Keplero l’orbita della Luna è ellittica, questo fatto porta come corollario che
velocità orbitale varia con un massimo al perigeo e un minimo all’apogeo. Ma
siccome la sua velocità di rotazione è pressoché costante noi di fatto
riusciamo ad osservare circa il 59% della sua superficie.
Figura 6 - Fasi lunari e librazione.
Credit: NASA Goddard [18]
j)
Il ciclo di Saros.
(18y 11d 8h 42’) Corrisponde al periodo dopo il quale sulla Terra si ripeterà
un eclissi uguale ad una precedente. Corrisponde, con ottima approssimazione, a
223 mesi sinodici, 239 mesi anomalistici o 242 mesi draconici.
k) L’Exeligmos. Circa 54y 33g. Corrisponde a 3 cicli di
Saros.
l)
Il ciclo Inex.
10'571,95 g o 29y meno 20g.
m) L’anno draconico. (346g 14h 52’ 54,34”) È il periodo
che intercorre fra due passaggi del Sole sullo stesso nodo lunare.
n) Il
ciclo metonico. Ideato da Metone di
Atene, corrisponde a 19 anni solari o circa 235 mesi sinodici o 6940g.
Questi concetti ci saranno utili
per capire il meccanismo alla base delle eclissi sia solari che lunari.
L’esplorazione passata della Luna
L’osservazione dei moti della
Luna, almeno quelli principali osservabili senza l’ausilio di strumenti, è
probabilmente tanto antica quanto l’umanità e le ragioni pratiche le ho esposte
quando ho scritto dei primi calendari lunari e lunisolari. Ma la prima traccia di
numerazione possibilmente correlata col ciclo lunare è l’osso di Ishango,
un reperto archeologico scoperto nel 1960 geologo belga Jean de Heinzelin de
Braucourt in quello che al tempo era il Congo belga, una alquanto sfortunata
colonia belga del secolo scorso. È datato a oltre 20’000 anni fa, alcune fonti
arrivano a 90’000 [2 3]
ma si tratta di preprint, quindi di documenti che non hanno ancora superato il
vaglio del controllo paritario della comunità scientifica. Le stime più
probabili sono però quelle intorno ai 22’000 anni da oggi ma anche su queste
gravano delle incertezze legate ad una contaminazione vulcanica del campione
archeologico [4].
La comunità scientifica è però concorde nel ritenere i segni incisi su
quest’osso come una forma di numerazione pur mantenendo vivo il dubbio circa il
fatto che si trattasse di una notazione del mese lunare o di qualcosa ad esso
correlato come il ciclo mestruale della donna.
Dobbiamo prestare molta attenzione
al non confondere la correlazione fra due eventi, quindi la loro
similitudine in qualche aspetto o sotto un certo punto di vista, con la loro relazione
causale. Avremo modo di rivedere quando parleremo dei miti legati alla Luna
sopravvissuti fino ad oggi.
Un meme popolare nella comunità
scientifica asserisce che:
“tutte
le persone che confondono correlazione e causalità muoiono”.
Le osservazioni, in tutto il
mondo, furono perfezionate grazie all’ausilio di strumenti in grado di misurare
angoli, e poi tempi, sempre più precisi tanto che la posizione orbitale della
Luna fu utilizzata anche per i primi calcoli trigonometrici astronomici
finalizzati alla determinazione delle distanze, prima relative e poi assolute,
all’interno del sistema solare. Il problema della “scala delle distanze” in
astronomia [10]
(in inglese the cosmic distance
ladder) è un altro argomento affascinante che trova le sue radici
occidentali nella Grecia antica e sfocia nella moderna cosmologia e nella
misura della costante di Hubble.
Altri due significativi passaggi
della staffetta si ebbero con l’utilizzo da parte di Galilei degli strumenti
ottici prima e con l’avvento dell’era spaziale poi. In particolare furono i
russi ad effettuare le prime osservazioni della Luna “dallo” spazio. Lo fecero
con le sonde elle missioni Luna [6],
dalla 14 alla 24, che prima sorvolarono il nostro satellite (Luna 1, gennaio
1959), poi vi impattarono (Luna 2, settembre dello stesso anno) per poi
osservare il lato a noi perennemente nascosto (Luna 3, ottobre sempre del 1959)
e così avanti fino al primo lander (Luna 9, nel 1966) e nello stesso anno di
quest’ultimo il primo orbiter con la missione Luna 10.
 Figura 7 Il Sole ha un nuovo pianeta. La notte del 2 gennaio da imprecisata località dell’Unione Sovietica venne lanciato il “Lunik”, razzo cosmico che avrebbe dovuto raggiungere la Luna. Ma il Missile, sfuggendo all’attrazione esercitata dal satellite, continuò la sua velocissima corsa verso gli negli interplanetari e, giunto a circa 500.000 chilometri dalla Terra, si mise in orbita attorno al Sole di cui diventò pianeta. Il pittore Walter Molino raffigura il missile cosmico nel momento in cui, dopo essere passato a poco più di 6.000 chilometri dalla Luna, prosegue il suo viaggio verso il Sole. |
 Figura 8 Obiettivo Luna. Dopo il fallimento del Lunik I che, lanciato il 2 gennaio, è passato solo nelle vicinanze della Luna e ha continuato a solcare lo spazio in direzione del Sole diventando un planetoide artificiale, i sovietici lanciano il 12 settembre, un altro satellite È il Lunik II (389 kg), ma anche questo, invece di entrare in orbita intorno al nostro satellite, si schianta sulla sua superficie. ln ottobre finalmente parte il Lunik III che, inserito esattamente in un'orbita comprendente insieme la Tera e la Luna, riuscirà a trasmettere per la prima volta una fotografia della faccia nascosta delta Luna. |
Un fatto curioso è che la sonda
Luna 1, dopo aver mancato il bersaglio, fini per essere il primo oggetto
artificiale in orbita attorno al Sole.
Nel 1969 fu poi il turno degli
statunitensi che col programma Apollo [7]
e in particolare con la missione Apollo 11 portarono i primi umani sulla
superficie. Complessivamente le missioni del programma Apollo portarono a Terra
381,7 kg di materiale prelevato dalla superficie lunare. Purtroppo questo
straordinario traguardo costo anche delle vite anche umane, in particolare la
NASA perse tre astronauti a causa dell’incidente dell’Apollo 1. La missione
prima di allora era nota solo con un codice: AS-204. La decisione di rinominare
la missione avvenne sotto la pressione soprattutto delle vedove dei tre astronauti.
E solo a questo punto che le
ipotesi circa l’origine del nostro satellite possono evolversi in solide teorie
scientifiche. I campioni di suolo lunare si rivelarono utilissimi e preziosi al
punto che ancor oggi, più di mezzo secolo dopo, continuano ad essere oggetto di
studio e fonte di scoperte scientifiche [5].
Dal quello storico balzo per il
genere umano in poi sono stati formulati, falsificati e perfezionati diversi
modelli della formazione Lunare. Vediamone alcuni:
A
Modello della cattura
B
Modello della fissione
C Modello
dell’accrezione
D Modello
dell’impatto
Prima di esaminare i pro e i contro di ogni modello con le
relative prove e falsificazioni è utile esporre qualche accenno alle
peculiarità della Luna e del sistema Terra-Luna.
Peculiarità della Luna
La nostra luna vanta un primato
all’interno del sistema solare: è la più grande in relazione al suo primario.
Farebbe eccezione il sistema Plutone-Caronte se Plutone fosse ancora
considerato un pianeta. Cosa che non è più “vera” dal 2006 in quanto non
rientra più nei controversi parametri che definiscono cosa sia un pianeta.
La Luna non solo è gigante ma ha
anche un nucleo minuscolo in proporzione alle sue dimensioni. Questo
infatti occupa solo il 20% del suo diametro contro il 50% di quello terrestre.
In più dalle missioni Apollo in
poi sappiamo che essa è isotopicamente quasi identica al mantello terrestre.
Gli isotopi sono varianti di una specie chimica che sono, semplificando,
chimicamente identiche ma differiscono per il numero di neutroni contenuti nel
loro nucleo e hanno quindi un diverso peso atomico. A seconda di dove un corpo
si è formato all’interno del disco protoplanetario della sua stella, quindi se
in una posizione più o meno interna, il suo rapporto isotopico sarà
diverso. Il disco protoplanetario è quel disco di polveri e gas che circonda le
giovani stelle e dal quale hanno origine i pianeti e i corpi minori.
E, fatto notevole, oggi sappiamo
che la Luan è coeva della terra.
Modello della cattura gravitazionale
Teoria della Luna
moglie
Questo modello non presenta
problemi per quanto riguarda la dimensione del satellite e il suo blocco
mareale ma oltre ad essere estremamente improbabile, per via del fatto che un
simile incontro normalmente si conclude con una collisione dei corpi o in una
forte alterazione delle loro orbite, richiede che la Terra primordiale avesse
un’atmosfera molto più estesa di quella attuale capace di un freno
aerodinamico sufficiente per la cattura ma non eccessivo al punto da far
spiraleggiare il nuovo satellite fino alla collisione. La tecnica del freno
aerodinamico, o aerobraking in inglese, è infatti comunemente utilizzata
in astronautica per decelerare le sonde in modo da poter effettuare un
inserimento controllato e “dolce” in atmosfera al fine di posare un lander
sulla superficie. Questa è una manovra delicata e critica per ogni missione
spaziale che richiede non poca precisione e l’ausilio dei propulsori per
aggiustare man mano traiettoria e velocità. Questo dovrebbe rendere l’idea di
quanto questo tipo di eventi sia improbabile.
Oltre questo fatto il modello
fallisce nello spiegare la composizione isotopica dei due corpi. Qui
tornano in gioco i campioni lunari raccolti durante le missioni Apollo.
Analizzandoli ci siamo resi conto che Terra e Luna hanno la stessa composizione
isotopica, al netto di alcune parti per milione, e questo va in contrasto col
modello di cattura rendendolo ancora più problematico rispetto a quanto già
fanno le dinamiche orbitali. Più avanti ritorneremo sul discorso degli isotopi
perché ci sarà utile per la comprensione di alcuni dettagli di un altro modello
di formazione della Luna.
Figura 9 - Sistema Terra-Luna ripreso
dal Thermal Emission Imaging System (THEMIS) a bordo di Mars Odissey in banda
infrarossa. La data è il 19 aprile 2001e la distanza era di 3563735 km dalla
terra.
Credit: NASA/JPL/Arizona State University [11]
Modello della fissione o del distacco
Teoria della Luna figlia
Fu proposta per la prima volta nel
1879 da Sir George Howard Darwin; avvocato ed astronomo inglese
secondogenito di Charles Robert Darwin (il padre della teoria dell’evoluzione).
La formulazione originale di questo modello voleva che la Luna si fosse
staccata per forza centrifuga dal bacino dell’oceano Pacifico. Questo modello
può giustificare la composizione isotopica della Luna e anche il suo nucleo
relativamente piccolo ma fallisce quando vi va a misurare il momento angolare
del sistema. La Terra, per essere in accordo col modello Darwin-Fisher, oggi
dovrebbe rorate 4 volte più velocemente e ancora di più nel passato. Inoltre
oggi sappiamo che il bacino del Pacifico ha circa 70 milioni di anni e non è
all’origine della deriva dei continenti come pristinamente ipotizzato da Darwin
figlio. Questo modello è ormai da tempo ritenuto obsoleto e completamente
falsificato.
Modello della coaccrezione o della formazione unica
Teoria
della Luna sorella
Questo modello descrive la
formazione del sistema Terra-Luna come risultato di un unico processo di
accrezione che ha dato vita ai due corpi contemporaneamente da una stessa
porzione del disco protoplanetario. Può rendere conto della somiglianza
isotopica dei due corpi ma fallisce nello spiegare perché la Terra abbia
accresciuto così tanti elementi pesanti in più rispetto alla Luna. In pratica
non spiega le ridotte dimensioni relative del nucleo lunare. Se i due corpi si
fossero formati sulla stessa orbita o su orbite molto vicine dovrebbero avere
all’incirca le stesse proporzioni di elementi chimici. Inoltre questo modello
non spiega l’enorme momento angolare del sistema terra-Luna.
Modello dell’impatto gigante o eiezione da impatto
Questo modello è, ad oggi, il più
accreditato presso la comunità scientifica. Esso descrive uno scenario in cui
la Luna è il risultato dell’accrezione del materiale espulso da un immane
impatto fra la Terra primordiale e un planetoide delle dimensioni approssimativamente
di Marte chiamato Theia. I pregi di questo modello sono il fatto di spiegare la
composizione isotopica del nostro satellite naturale e non presenta particolari
problemi dal punto di vista della meccanica celeste.
Lascia però aperta la questione
circa la dicotomia topografica fra il lato visibile e quello nascosto del
nostro satellite naturale. Pianeggiante il primo e ricco di “mari” e montagnoso
il secondo con un solo piccolo mare: il Mare Moscoviense. I mari lunari
sono ampie distese laviche pressoché pianeggianti.
Di questo modello esistono però
delle varianti. Una di queste vuole che la Luna, dopo l’impatto che ne scagliò
in orbita il materiale, si formò come corpo doppio il più piccolo dei quali
orbitava probabilmente come troiano della Luna maggiore. I troiani sono corpi
minori che orbitano prima o dopo un satellite o pianeta sulla sua stessa orbita
ma precedendolo o seguendolo di 60° nei punti di Lagrange noti come L4
ed L5. Questi sono particolari punti nello spazio in cui le forze
gravitazionali e centrifughe di un sistema di corpi in orbita si bilanciano in
modo tale da creare condizioni orbitali metastabili. In astronautica, per via
dei vantaggi che offrono, vengono ampiamente utilizzati per farvici orbitare
attorno satelliti e telescopi come ad esempio il James Webb Space Telescope (JWST)
in L2 o il Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) in L1.
Le simulazioni ci dicono che una luna
troiana della nostra sarebbe stabile per un periodo di alcune decine di
milioni di anni (26)
prima di precipitare sul satellite principale a bassa velocità: circa
KREEP è un acronimo che
si basa in parte sull’inglese e in parte sul simbolo degli elementi sulla
tavola periodica degli elementi di Mendeleev nella quale il potassio è K
(da kalium) e il fosforo è P (dal gr. ϕωσϕόρος «portatore di luce»)
mentre RE sono le terre rare: un insieme di elementi non rari nella
crosta terrestre ma raramente presenti in concentrazioni economicamente
vantaggiose per l’industria mineraria.
Figura 10 – Età e composizione dei mari
basaltici in PKT.
Credit: Qian, Y., She, Z., He, Q. et
al. Mineralogy and chronology of the young mare volcanism in the
Procellarum-KREEP-Terrane. Nat Astron 7, 287–297
(2023). https://doi.org/10.1038/s41550-022-01862-1
(32).
A
questo punto si necessita di capire cosa sono i KREEP e perché sono importanti
al fine della comprensione dell’evoluzione geologica della Luna. Ci viene in
aiuto un altro studio pubblicato su Nature Astronomy (32) che
indaga la mineralogia e la cronologia dei giovani basalti dei mari lunari
trovati principalmente nel Procellarum-KREEP-Terrane (PKT) utilizzando i dati,
di nuovo, delle missioni cinesi Chang'e-3 e Chang'e-5. Chang'e-5
è atterrata su un'unità di basalti di mare giovane denominata Em4 che si
trova nella regione settentrionale dell'Oceanus Procellarum ed è stata
identificata come la quarta unità di basalto di età Eratosteniana nella
regione. Sappiamo che questa regione è
giovane perché è stata determinata tramite datazione radiometrica dei campioni
rientrati a Terra.
Gli
autori hanno scoperto che questi basalti, in particolare quelli campioni da
Chang'e-5, contengono meno olivina del previsto, suggerendo che potrebbero
essere più evoluti di quanto si pensasse in precedenza soprattutto per via
della scoperta che mostrano un aumento dell'abbondanza di TiO2 (diossido di
titanio) nel tempo. Questo dato è stato confermato da analisi spettroscopiche
orbitali che hanno mostrato che la caratteristica spettrale a 1 µm
precedentemente attribuita all'olivina è più probabilmente dovuta alla presenza
di clinopirosseno ad alto contenuto di calcio. Lo studio evidenzia un
significativo vulcanismo dei mari ancora attivo circa 2 miliardi di anni fa,
quindi relativamente recente per la Luna, che suggerisce la possibile necessità
di una fonte di calore aggiuntivo per spiegare questo vulcanismo tardivo.
Il modello prevede anche che le
rocce della crosta anortositica lunare abbiano due età diverse a causa della
crosta più antica della luna che impatta (27)
e che la crosta del lato nascosto sia più spessa di quella del alto visibile.
Ciò è coerente con l'ampia diffusione osservata nelle età della crosta lunare
misurate (28).
Un'altra previsione di questo modello è un gradiente termico sbilanciato dal
centro col lato visibile più caldo e questo spiegherebbe la sovrabbondanza di
mari su questo lato e la loro quasi totale assenza sul lato nascosto.
Vale la pena spendere
due parole per capire perché un sistema multi luna terrestre è instabile
soprattutto alla luce del fatto che il sistema solare ci offre alcuni esempi di
pianeti con numerose decine di lune con un ampio ventaglio di taglie; si pensi a
Giove e Saturno che contano rispettivamente 95 e 146 satelliti naturali le cui
orbite sono stabili da ben più delle poche decine di milioni di anni stimati
affinché le due lune terrestri coalescessero. Si, lo so che “coalescere” è un verbo difettivo e che volerlo
coniugare a tutti i costi sa di nerd o di saccenza ma nel linguaggio tecnico è
il verbo giusto da utilizzare in questo caso.
Un’altra prova a sostegno di
questo modello ci è stata fornita dalla missione Gravity Recovery and
Interior Laboratory (GRAIL) che ha prodotto un’accuratissima mappa
gravitazionale del nostro satellite naturale. Ipersemplificando questa missione
consisteva di due orbiter che si inseguivano e la cui variazione reciproca di
posizione poteva essere convertita in una misura della gravità in quel punto
dell’orbita.
Le ragioni questo sono:
·
Rapida evoluzione orbitale: Una delle
ragioni principali dell'instabilità è la rapida velocità con cui le orbite dei
satelliti evolvono a causa dell'interazione mareale con la Terra. I satelliti
che si formano vicino alla Terra, anche con valori di dissipazione mareale
tipici di corpi solidi (Q), migrano verso l'esterno a causa del trasferimento
di momento angolare dalla rotazione terrestre. Questo processo avviene su tempi
scala di 10^7 - 10^8 anni, molto più rapidi rispetto ai tempi di evoluzione
mareale attorno ai giganti gassosi.
·
Importanza delle maree terrestri: A
differenza dei sistemi con giganti gassosi, dove le maree satellitari dominano
l'evoluzione dell'eccentricità orbitale, nei sistemi terrestri le maree
terrestri giocano un ruolo significativo nell'aumentare l'eccentricità dei
satelliti. Questo perché i valori di Q della Terra sono relativamente vicini a
quelli dei satelliti, risultando in un'influenza non trascurabile delle maree
terrestri sull'evoluzione orbitale. L'aumento dell'eccentricità orbitale, a sua
volta, può destabilizzare le risonanze orbitali e aumentare la probabilità di
collisioni tra i satelliti.
·
Risonanze orbitali: Le risonanze
orbitali, in cui i periodi orbitali di due o più corpi sono in rapporto di
numeri interi, possono sia stabilizzare che destabilizzare un sistema
multi-luna. Tuttavia, nei sistemi terrestri, la rapida evoluzione orbitale e
l'influenza delle maree terrestri rendono le risonanze generalmente
destabilizzanti.
·
Scattering di detriti: Le simulazioni di
formazione del sistema Terra-Luna suggeriscono che i proto-satelliti più grandi
che si formano vicino al bordo esterno del limite di Roche sono molto
efficienti nello spargere i detriti più piccoli verso l'interno, portando alla
collisione con la Terra o con il satellite più grande. Questo processo riduce
ulteriormente la probabilità di formazione di sistemi multi-luna stabili.
In sintesi, la
combinazione di una rapida evoluzione orbitale guidata dalle maree, l'influenza
destabilizzante delle maree terrestri sull'eccentricità orbitale e l'efficiente
scattering di detriti da parte dei satelliti più grandi rende i sistemi multi-luna
attorno alla Terra intrinsecamente instabili.
Figura - 11 Struttura interna
post-impatto. Vista bidimensionale della distribuzione post-impatto di strati
di materiali del bersaglio e dell’impattante per il caso della simulazione di
impatto frontale. La luna compagna è entrata in collisione da destra,
accrescendosi come un cumulo e producendo gli altopiani lunari del lato nascosto
nel nostro modello. Il grigio e l'azzurro chiaro corrispondono rispettivamente
al mantello e alla crosta della luna compagna. L'oceano di magma residuo
inizialmente globale (giallo) è spostato nell'emisfero opposto, portando a una
distribuzione asimmetrica di KREEP. La crosta iniziale spessa 20 km del
bersaglio (bianco) è scarsamente risolta nel codice e non mostrata in scala.
Credit: Jutzi, M., Asphaug, E.
Forming the lunar farside highlands by accretion of a companion moon. Nature 476,
69–72 (2011). https://doi.org/10.1038/nature10289
Figura 12 - Collisione Luna/luna
compagna. Utilizziamo SPH per simulare le collisioni tra la Luna e una luna
compagna da uno dei punti troiani Terra-Luna, per esplorare se gli altopiani
del lato lontano della Luna e il suo terreno ricco di KREEP sul lato vicino possono
essere spiegati da questo accrescimento lento e tardivo. Le istantanee (t,
tempo di simulazione) mostrano il caso di un impatto di 2,4 km s, 45° di una
luna troiana di 1.270 km di diametro che impatta sulla Luna di 3.500 km di
diametro. I colori rappresentati indicano la crosta dell'impatto (azzurro
chiaro), il mantello dell'impatto (blu scuro), la crosta bersaglio (grigio) e
uno strato di materiale del mantello superiore bersaglio (giallo) che
rappresenta un oceano di magma. La maggior parte dell'impattore è accresciuta
come uno strato a forma di pancake, formando una regione montuosa paragonabile
per estensione agli altopiani del lato nascosto della Luna.
Credit: Jutzi, M., Asphaug, E.
Forming the lunar farside highlands by accretion of a companion moon. Nature 476,
69–72 (2011). https://doi.org/10.1038/nature10289
Satellite o Pianeta?
E se la nostra Luna non fosse una
luna ma un pianeta? Può sembrare una domanda sciocca ma non lo è. L’IAU
(International Astronomical Union) in data 24 agosto 2006, in seguito
all’assemblea generale tenutasi a Praga ha redato un documento contenente la
risoluzione B5 in cui viene esplicitata una definizione di cosa sia un pianeta (29).
Questa data vede il numero dei pianeti del sistema solare ridursi da 9 a 8 in
seguito all’esclusione di Plutone che diventa un pianeta nano.
Non è passato molto tempo da
quella data prima che qualcuno facesse notare (8)
che la Luna rispetta tutti e tre i criteri elencati in quel poco fortunato
documento e che quindi sarebbe corretto catalogarla come pianeta.
Tecnicamente anche un oggetto in
orbita attorno alla Terra , come la Luna stessa, è “principalmente” in orbita
attorno al Sole. La ragione per cui questo fatto risulta controintuitivo
risiede principalmente nell’errato modo di rappresentare le orbite dei
satelliti (naturali e artificiali) in modo altamente distorto e completamente
fuori scala. Ma andiamo un po’ più nel dettaglio:
·
Sebbene il baricentro orbitale del sistema
Terra-Luna si trovi all'interno della Terra a circa mille km di profondità
dalla superficie, il che esclude la classificazione come "pianeta
doppio" secondo alcune proposte in quanto in un sistema doppio il
baricentro deve trovarsi all’esterno di entrambi i corpi. La Luna soddisfa
tutti e tre i criteri della IAU per essere definita un pianeta; nello
specifico:
1° Orbitare
attorno al Sole: La Luna ha un'orbita eliocentrica, il che significa
che orbita attorno al Sole. Anche se la Luna è influenzata dalla gravità
terrestre, la forza gravitazionale del Sole sulla Luna è maggiore.
2° Avere una
forma sferica: La Luna ha diametri equatoriale e polare (1738.1 km -
1736.0 km) che differiscono solo dello 0,12%, il che dimostra che la sua forma è
sferica. La sua struttura interna indica anche un corpo planetario in
equilibrio idrostatico.
3° Aver ripulito
la propria zona orbitale: La Luna ha una massa sufficientemente grande da aver
ripulito la sua zona orbitale, superando il criterio del “discriminante
planetario” proposto da Soter e la massa minima necessaria secondo i calcoli di
Margot. Non ci soffermeremo su questi dettagli.
Sono inoltre state
proposte le definizioni di definizioni per "pianeta doppio",
"pianeta nano doppio" e "pianeta satellite"
per integrare le definizioni IAU esistenti. Questo renderebbe la tassonomia
meno ambigua e con l’agguinta del criterio di formazione si eviterebbero
ulteriori complicazione legate agli esopianeti.
Figura 13 - Immagine che mostra
illustrazioni corrette e errate dell'orbita della Luna tratte dal Manuale di
astronomia di Young [9].
La Figura 66 nell’immagine rappresenta correttamente il percorso orbitale della
Luna sempre concavo verso il sole. La Figura 67 rappresenta erroneamente
l’orbita della Luna con un periodo più breve e sempre concava verso la Terra.
La Figura 68 rappresenta erroneamente la Luna che completa i giri attorno alla
Terra.
Credit: Russell, David.
(2017). The Moon Meets All Requirements of the IAU Definition for “Planet”. International
Journal of Astronomy and Astrophysics. 07. 291-302. 10.4236/ijaa.2017.74024.
Le eclissi
Le eclissi sono state a lungo
fonte di stupore e timore per l'umanità, ispirando miti e leggende in varie
culture. Gli antichi spesso interpretavano le eclissi come eventi
soprannaturali o segni divini.
- Gli antichi cinesi, ad esempio, credevano che un
drago stesse divorando il Sole durante un'eclissi solare. Per spaventare
la bestia e riportare la luce, la gente faceva rumore sbattendo pentole e
tamburi e scagliando frecce nel cielo. Questa è la ragione per la quale i
nodi lunari (ascendente e discendente) sono noti come case del drago e il
mese che intercorre fra due passaggi consecutivi della Luna in un nodo è
detto mese draconico.
- Allo stesso modo, gli antichi giapponesi coprivano
i loro pozzi durante le eclissi solari per proteggere l'acqua dal veleno
del drago.
- A Tahiti, le eclissi erano viste come il matrimonio
del Sole e della Luna.
- Cristoforo Colombo sfruttò la paura delle eclissi
per ottenere provviste dagli indigeni americani. Predisse un'eclissi
lunare e, quando questa si verificò, la usò come prova della collera
divina, convincendo gli indigeni a fornirgli ciò di cui aveva bisogno.
- Lo storico greco Erodoto descrisse come un'eclissi
solare nel 858 a.C. portò alla fine di una guerra tra i Lidi e i Medi,
poiché entrambi gli eserciti interpretarono l'evento come un segno divino
per cessare i combattimenti.
Anche nei tempi moderni, le
eclissi sono rimaste oggetti di grande fascino. L'eclissi totale di Sole del
1919, ad esempio, ha fornito una prova cruciale a sostegno della teoria della
relatività generale di Einstein. Le fonti fornite evidenziano la transizione da
una visione mistica e religiosa delle eclissi a una comprensione scientifica di
questi fenomeni celesti. Lo stesso tipo di transizione lo rivedremo accadere
quando parleremo del ruolo della Luna nella cultura dalla letteratura antica ai
videogiochi e i manga passando per la cultura pop moderna.
Ma un eclissi è fondamentalmente
il risultato di un complicato meccanismo celeste. Vediamone alcuni dettagli.
Figura 14 - Panorama Saros-Inex. In
questa rappresentazione delle eclissi sono stati posti sulle due dimensioni del
grafico i cicli Saros e Inex rispettivamente nelle colonne e nelle righe. Ogni
passo in verticale corrisponde all’intervallo di un Saros, quindi un lasso di
tempo di 6585,32g, e un passo in orizzontale corrisponde all’intervallo di un
Inex, quindi un lasso di tempo di 10'571,95g.
Credit: Courtesy of Fred
Espenak, NASA’s Goddard Space Flight Center [24]
Perché un eclisse, solare o
lunare, si verifichi è necessario che uno dei seguenti allineamenti sia
perfetto o quasi.
L’eclissi di Sole si ha con la
Luna in congiunzione e cioè quando Luna e Sole si trovano entro lo
stesso campo visivo e quasi perfettamente lungo una retta. In questo caso la
fase lunare è quella della Luna nuova quindi col lato visibile
completamente in ombra.
L’eclissi di luna si ha invece
con la Luna in opposizione e cioè quando Luna e Sole si trovano ai lati
opposto della Terra. In questo caso la fase lunare è quella della Luna piena
quindi col lato visibile della Luna completamente illuminato dal Sole.
Ma siccome il piano orbitale
della Luna è, come abbiamo visto, inclinato rispetto a quello dell’orbita
terreste noi non osserviamo due eclissi, una di sole e una di Luna ogni mese
sinodico. La maggior parte delle volte in cui un nodo lunare è allineato in
congiunzione o in opposizione (al Sole) la Luna si troverà un po’ troppo in
alto o in basso e la sua ombra non si poserà sulla superficie terrestre. Perché
un eclissi si verifichi dobbiamo quindi avere la Luna in congiunzione o in
opposizione (2 volte ogni mese sino dico) nel momento in cui questa sta
passando per uno dei nodi (2 volte ogni mese draconico). Le eclissi in fatti
non sono eventi rari in assoluto. Ad essere raro è il fatto che un eclisse
passi per lo stesso punto della Terra e ancor più raro che un eclisse uguale si
ripeta sullo stesso punto della terra.
Qui entrano in gioco i cicli di
Saros e l’Exleligmos. Siccome l’orbita lunare è eclittica non basta la
combinazioni di mese sinodico e draconico perché si ripeta un eclissi uguale ma
deve anche succedere che la Luna sia nello stesso punto rispetto agli apsidi e
quindi entra in gioco anche il mese anomalistico. Ecco quindi la ragione per la
quale un Saros dura 223 mesi sinodici,
239 mesi anomalistici o 242 mesi draconici. L’esprimere il ciclo di Saros in
giorni anziché in mesi lunari rende il tutto più chiaro:
|
223 mesi sinodici |
6585d 7h 43’ |
6585,3223d |
|
239 mesi anomalistici |
6585d 12h 54’ |
6585,5375d |
|
242 mesi draconici |
6585d 8h 35’ |
6585,3575d |
Siccome questi 3 cicli id mesi lunari non sono
perfettamente commisurabili si ha un piccolo scarto che sul lungo periodo porta
la Luna fuori dall’allineamento favorevole e il ciclo si chiude. Siccome però
un Saros non dura un numero intero di giorni ma ha uno scarto di circa 8 ore
due eclissi uguali si troveranno sfasate di 120° di longitudine verso ovest.
120° è un terzo di 360°, un angolo giro, e 8h è un terzo di 24h, un giorno.
Perché l’eclissi, oltre che uguale, cada anche sulla stessa longitudine devono
passare 3 Saros o un Exeligmos che corrisponde a 19’756 giorni.
In particolare è lo sfasamento della posizione del nodo a limitare le eclissi.
Un eclissi di luna può avvenire in un intervallo di angoli compreso fra le
posizioni in cui la Luna si trova entro i 17° dal nodo. Il ciclo comincia con
dei passaggi nella penombra che eclissi dopo eclissi si spostano in latitudine
per poi passare alla parziale copertura dall’ombra fino ad arrivare alle
eclissi totali. Poi al contrario fino a che le eclissi cessano. Un eclissi di
Sole può invece avvenire entro i 18° dal nodo e si sposta dal polo Sud al polo
Nord quando il passaggio e nel nodo discendente. Queste eclissi avvengono nei
cicli Saros di numero dispari. Viceversa per il passaggio nel nodo ascendente.
Figura 15 – Ogni eclisse sfasata di un
Saros si ripete con la Luna nello stesso nodo, alla stessa distanza dalla terra
e nello steso periodo dell’anno ma sfasata di 120°. Le eclissi avvengono in
gruppi e migrano da un polo all’altro all’interno di un Saros.
Credit: Map illustration by
Michael Zeiler, Paths of totality from eclipse calculator by Xavier Jubier,
Eclipse predictions by Fred Espenak, NASA Goddard Space Flight Center [25]
Il ciclo Inex corrisponde a
|
358 mesi sinodici |
10’571g 22h 49’ |
10'571,9509d |
|
388,5 mesi draconici |
10’571g 22h 45’ |
10'571,9479d |
Lo scarto di
messo mese draconico fa si che due eclissi separate da un Inex avvengano su due
nodi diversi. Il vantaggio del ciclo Inez sul più noto Saros è la differenza
media fra 358 mesi sino dici e 388,5 mesi draconici è di coli 4 minuti contro i
52 di un Saros. E fra un Inez e l’altro lo spostamento del nodo è di +0,04°
contro i -0,48° di un Saros. Questo fa si che un Inex duri 22’500 secoli contro
i 1226 – 1550 di un Saros e possa contenere fino a 780 eclissi contro le 69 -
87 eclissi si un Saros [23 24].
Geologia
lunare
Questo capitolo necessita di essere cominciato con un cenno storico:
nonostante la Luna sia il corpo celeste più prossimo alla Terra ha continuato
ad essere un mistero totale fino all’avvento dell’era spaziale, quindi la
seconda metà del secolo scorso. La prima immagine del lato nascosto della
Luna risale all’ottobre del 1959 ed è stata ripresa dalla sonda sovietica
Lunik 3, da noi nota come Luna 3. La prima esplorazione spaziale della Luna è
di pochissimo anteriore a quella data e risale al gennaio dello stesso anno:
era la Lunik 1 la quale mancò di impattare sorvolando invece la Luna a circa
6000 km di quota.
A
questa sonda va però riconosciuto il merito di aver serendipicamente rivelato
per la prima volta il vento solare che fu poi riconosciuto come tale solo dopo
l’acquisizione dei dati di Luna .
Al tempo, e ancora per più di un decennio, i sovietici erano pionieri
dell’esplorazione spaziale; un primato che persero solo per la troppa ingerenza
politica negli affari scientifici. Purtroppo una sfortunata usanza dell’impero
sovietico che portò anche ad altri tragici epiloghi, ma questa è un’altra
storia.
Figura 16 - Prima immagine del farside
lunare ripresa dalla sonda Lunik 3 lanciata il 4 ottobre 1959. L’alone chiaro
che è visibile poco sotto il centro della foto è un artefatto fotografico ce
corrisponde al punto subsolare della Luna.
Credit e extra info: https://nssdc.gsfc.nasa.gov/imgcat/html/object_page/lu3_1.html
In pratica la generazione che è
nata e cresciuta prima che l’umanità avesse avuto modo di poter osservare per
intero la propria Luna è ancora in circolazione. Questo credo renda bene l’idea
di quanto, storicamente, sia recente il processo scientifico conoscitivo ed
esplorativo della nostra compagna grigia.
Il puntino nero in alto a destra
nella foto del farside lunare della Lunik 3 è il Mare Moscoviense;
l’unico mare lunare su quel lato del nostro satellite. Fra poco capiremo il
perché questo fatto è importante. Il mare prende il nome dalla città russa
Mosca alla quale è stato dedicato in onore del notevole traguardo scientifico
raggiunto dall’agenzia spaziale sovietica.
Figura 17 - La Luna vista dalla terra nel
momento della prima foto storica del suo lato nascosto. In quel momento la fase
lunare era crescente da 5 giorni. Nell'angolo in alto a destra di vede il Mare
Crisium che è visibile anche nella foto della Lunik 3.
Credit e extra info: https://svs.gsfc.nasa.gov/cgi-bin/details.cgi?aid=4109
Figura 18 Dettaglio a colori del Mare
Moscoviense ripreso dalla missione Apollo 13. Il
nome del file è AS13-60-8648
Credit: https://www.lpi.usra.edu/resources/apollo/frame/?AS13-60-8648
Figura 19 Confronto fianco a fianco
della prima fotografia in assoluto del lato nascosto della Luna, scattata da
Luna 3, e una visualizzazione della stessa vista utilizzando i dati LRO. L'immagine
del LRO include le linee di latitudine e longitudine a intervalli di 15 gradi.
Credit e extra info: https://svs.gsfc.nasa.gov/cgi-bin/details.cgi?aid=4109Se
Se si parla di geologia lunare
non si può non citare due imponenti lavori.
1)
Il primo è una mappa
gravimetrica completa della Luna, costruita
a partire dai dati della missione GRAIL, che vanta diversi primati e traguardi
scientifici di notevole importanza fra i quali:
·
È la mappa gravitazionale di un corpo celeste
con la più alta risoluzione mai creata. La mappa ha permesso agli
scienziati di studiare la struttura interna e la composizione della Luna con
dettagli senza precedenti.
·
Ha mostrato che il campo gravitazionale della
Luna è diverso da quello di qualsiasi altro pianeta terrestre nel nostro
sistema solare. La mappa mostra un'abbondanza di caratteristiche mai viste
prima in dettaglio, come strutture tettoniche, formazioni vulcaniche, anelli di
bacino, picchi centrali di crateri e numerosi semplici crateri a forma di
scodella. Questa è anche la ragione per la quale le orbite basse attorno alla
Luna sono altamente instabili.
·
Ha mostrato che la crosta degli altopiani
lunari ha una densità apparentemente inferiore a quanto si pensasse in
precedenza. Questa bassa densità della crosta è coerente con i dati
ottenuti durante le ultime missioni lunari Apollo all'inizio degli anni '70,
indicando che i campioni locali restituiti dagli astronauti sono indicativi di
processi globali.
·
Ha mostrato che lo spessore medio della
crosta lunare è compreso tra 34 e 43 chilometri, ovvero circa 10-20 chilometri
più sottile di quanto si pensasse in precedenza. Con questo spessore
crostale, la composizione della massa della Luna è simile a quella della Terra.
Questo supporta i modelli in cui la Luna deriva da materiali terrestri che sono
stati espulsi durante un gigantesco evento di impatto all'inizio della storia
del sistema solare.
·
Ha mostrato che sulla Luna esiste una
popolazione di lunghe anomalie gravitazionali lineari, con lunghezze di
centinaia di chilometri, che attraversano la superficie. Queste anomalie
gravitazionali lineari indicano la presenza di dicchi, ovvero corpi lunghi,
sottili e verticali di magma solidificato nel sottosuolo. I dicchi sono tra le
caratteristiche più antiche della Luna e comprenderli ci parlerà della sua
storia primitiva. I dicchi sono tra le caratteristiche più antiche della Luna.
Una anomalia gravitazionale lineare interseca anche il bacino del Crisium sul
lato vicino della Luna.
·
I dati indicano alcune differenze tra il lato
nascosto della Luna e il suo lato visibile. Ad esempio, la mappa dello
spessore crostale lunare derivata dai dati sulla gravità di GRAIL mostra che questo
varia da un massimo di 60 chilometri negli altopiani del lato opposto a un
minimo vicino allo zero all'interno dei bacini di impatto. In alcuni bacini, la
crosta potrebbe effettivamente avere spessore zero, il che significa che il
materiale del mantello è esposto in superficie. Questi bacini includono Crisium
sul lato vicino e Moscoviense sul lato opposto, nonché un paio di piccoli
crateri all'interno del bacino del polo sud-Aitken sul lato opposto. La mappa
mostra anche stelle viola che indicano posizioni in cui l'orbiter Kaguya ha
visto l'olivina, un minerale del mantello, esposta in superficie. Queste stelle
viola si raggruppano vicino a Moscoviense, Crisium e quei piccoli crateri.
Figura 20 – Mappa gravitazionale della
Luna prodotta dai dati della missione GRAIL. Le stelle viola indicano punti in
cui l’olivina è esposta in superficie.
Credit: NASA / JPL / GSFC / MIT / IPGP
Figura 21 - Lo spessore della crosta
lunare calcolato dalla missione GRAIL della NASA. Il lato più vicino è sul lato
sinistro dell'immagine, mentre il lato più lontano è a destra.
Credit: NASA/JPL, S.
Miljkovic
2)
Il secondo è un recente studio scientifico in
cui è stata presentata la prima mappa geologica
globale della Luna in scala 1:2.500.000. La mappa, creata da un
team di ricercatori cinesi guidato da Jinzhu Ji, Dijun Guo e Jianzhong
Liu, si basa su dati provenienti da missioni di esplorazione lunare cinesi
e internazionali, tra cui il China Lunar Exploration Program (CLEP). Alcuni dei
risulati più meritevoli di menzione di questo lavoro sono:
·
Caratterizzazione delle unità geologiche
della Luna le quali possono essere
suddivise in unità esogeniche e unità endogeniche le quali
comprendono:
Ø
Unità esogene (formate da processi
esterni come gli impatti).
(1)
Materiali del cratere: comprendono
materiali trovati in diverse parti dei crateri da impatto, tra cui picco
centrale, pavimento, parete, ejecta continua ed ejecta discontinua. La mappa
identifica i materiali di 6153 crateri da impatto datati e 1395 non datati.
(2)
Formazioni del bacino: i bacini da
impatto, formati principalmente tra 4,3 e 3,8 Gya (miliardi di anni fa), sono
strutture geologiche di primaria importanza sulla Luna. La mappa utilizza una
nuova catalogazione di 81 bacini, classificandoli in base alle loro
caratteristiche in proto-bacini, bacini con anello di picco, bacini
multi-anello e il bacino SPA (South Pole-Aitken) come unico super-bacino. Le
unità del bacino possono includere picco centrale, anello di picco, pavimento
del bacino, parete del bacino, bordo del bacino ed ejecta del bacino.
(3)
Strutture formate in processi esogeni:
questo gruppo include fratture da impatto, catene di crateri da impatto,
crateri da impatto e bacini da impatto.
Ø
Unità endogene (formate da processi
interni come l'attività vulcanica).
(1)
Litologie: i tipi di roccia endogeni sono
suddivisi in tre gruppi: basalti di mare (cinque tipi), rocce non di mare
(sette tipi) e affioramenti speciali (cinque tipi).
(2)
Strutture geologiche: includono faglie
profonde, faglie superficiali, creste corrugate, rimae, grabens, fratture del
pavimento del cratere, scarpate lobate, bocche vulcaniche, duomi e mascons (una
concentrazione di materiale più denso sotto la superficie della luna o di un
altro corpo celeste, che causa un aumento locale dell'attrazione gravitazionale).
Ø
Caratteristiche speciali
(1)
Questo gruppo comprende i luoghi di atterraggio
delle missioni di esplorazione, i "Golden Spikes"
cronostratigrafici, i punti di elevazione più alti e più bassi di ogni
quadrante e i contatti geologici.
·
Sintesi Completa: La mappa fornisce una panoramica
completa della geologia lunare, includendo informazioni su strati geologici,
caratteristiche strutturali, litologie e cronologia.
·
Risorsa Fondamentale: Costituisce una risorsa
fondamentale per la ricerca scientifica, la pianificazione dell'esplorazione e
la selezione dei siti di atterraggio al fine di massimizzare il guadagno
scientifico e la sicurezza di ogni missione.
·
Aggiornamento Necessario: Aggiorna le
mappe precedenti, integrando i progressi scientifici e i dati raccolti dalle
missioni lunari degli ultimi decenni.
·
Oltre a fornire una panoramica completa della
geologia lunare, la mappa introduce una scala temporale geologica aggiornata
che tiene conto dell'evoluzione dinamica della Luna e quindi del diverso peso
dei contributi endogeni ed esogeni. Questa nuova scala temporale divide la
storia lunare in tre fasi principali che dalla più antica alla più recente
sono: Eolunariana, Paleolunariana e Neolunariana.
(1)
Fase 1: Solidificazione dell'oceano di magma.
Questa fase è stata dominata da processi endogeni.
(2)
Fase 2: Effetti comparabili di processi
endogeni ed esogeni. La formazione del bacino da impatto del Polo
Sud-Aitken (SPA) a circa 4,3 miliardi di anni fa indica una transizione nelle
dinamiche lunari. Durante questa fase, gli effetti dei processi endogeni
(attività ignee, magmatismo e vulcanismo) ed esogeni (impatti di meteoriti)
sono stati comparabili.
(3)
Fase 3: Dominanza dei processi esogeni.
Con il raffreddamento della Luna, la portata dei processi endogeni è diminuita
da circa 3,1-3,3 miliardi di anni fa e i prodotti magmatici sono diventati
molto meno abbondanti rispetto ai periodi precedenti, mentre i crateri da
impatto hanno continuato a formarsi sulla superficie lunare. Pertanto, i
processi esogeni hanno dominato su quelli endogeni in questo periodo.
Questa scala temporale geologica
aggiornata, che tiene conto della prospettiva dell'evoluzione dinamica, è
fondamentale per rivelare la storia evolutiva della Luna attraverso le mappe
geologiche. Sia la mappa che il relativo database geologico sono stati resi
disponibili al pubblico, fornendo una risorsa preziosa per la ricerca
scientifica e l'esplorazione lunare futura.
Per ridurre al minimo le distorsioni sono state
utilizzate proiezioni diverse per i diversi quadranti a seconda della
latitudine:
- Proiezione
di Mercatore:
utilizzata per latitudini da 0° a 30° N/S.
- Proiezione
conica conforme di Lambert: utilizzata per latitudini da 30° a 65° N/S.
- Proiezione
stereografica polare:
utilizzata per le regioni polari con latitudini da 65° a 90° N/S.
Figura 22 - La scala temporale lunare
aggiornata.
Credit: Jinzhu Ji,
Dijun Guo, Jianzhong Liu, Shengbo Chen, Zongcheng Ling, Xiaozhong Ding, Kunying
Han, Jianping Chen, Weiming Cheng, Kai Zhu, Jingwen Liu, Juntao Wang, Jian
Chen, Ziyuan Ouyang, The 1:2,500,000-scale geologic map of the global Moon,
Science Bulletin, Volume 67, Issue 15, 2022, Pages 1544-1548, ISSN 2095-9273, https://doi.org/10.1016/j.scib.2022.05.021 (31)
Tettonica della Luna
Quando si parla di tettonica
tutti, fatta eccezione per gli specialisti, pensano alla tettonica a placche ma
questa non è l’unica tettonica possibile. Prima di andare oltre in questo
discorso è necessario chiarire cosa è la tettonica. La tettonica è il modo in
cui un corpo celeste dissipa il suo calore interno. La Terra durante la sua
storia ha attraversato diversi regimi tettonici, alcuni dei quali sono
oggigiorno ancora attivi su altri corpi quali ad esempio Io, la luna vulcanica
gioviana, che è in una fase attiva ti tettonica heat-pike. La Luna è però un
corpo a singola placca ma questo non significa che la sua superfici non
presenti unità tettoniche differenziate.
Per la nostra biglia compagna ne
contiamo 3 di primo ordine che sono (34):
1
L'unità tettonica dei Mari (Mare Tectonic
Unit - MTU) che è costituita principalmente dai mari lunari, che sono vaste
pianure basaltiche di colore scuro presenti in grande maggioranza sull’emisfero
lunare a noi sempre visibile. Fra queste è di notevole interesse l’Oceanus
Procellarum in quanto ne è ancora dibattuta l’origine endogena, quindi valli di
t da cui sono effuse grandi quantità di basalti o esogena, quindi
consequenziale ad un impatto. È curioso il fatto che gli stessi dati della
missione GRAIL i quali evidenziano una serie di anomale gravitazionali
positive (maggiore attrazione gravitazionale) di forma vagamente quadrata
le quali vendono interpretati come una prova di entrambi i modelli. Ma anche
questo è il bello della scienza.
2
L'unità tettonica degli altopiani (Highland
Tectonic Unit - HTU) che è costituita dagli altopiani lunari, che sono più
antichi e più chiari dei mari. Come abbiamo visto anche per la formazione di
questa regione esistono diversi modelli. L'HTU può essere ulteriormente
suddivisa in tre unità di secondo ordine:
a.
l'unità tettonica della pianura
settentrionale (Northern Plain Tectonic Unit - NPTU),
b.
l'unità tettonica dell'altopiano anortositico
(Anorthosite Highland Tectonic Unit - AHTU) e
c.
l'unità tettonica di transizione
Mare-Highland (Mare-Highland Transition Tectonic Unit - MHTTU).
3
L'unità tettonica del South Pole-Aitken (South
Pole-Aitken Tectonic Unit - SPATU) che coincide con il bacino di South
Pole-Aitken (SPA), il più antico e grande bacino da impatto sulla Luna.
Figura 23 – Mappa tettonica della Luna.
CrRedit: Lu T, Zhu
K, Chen S, Liu J, Ling Z, Ding X, Han K, Chen J, Cheng W, Lei D, et al. The 1:2,500,000-scale global
tectonic map of the moon. Sci Bull. 2022;67(19):1962–1966. (35)
Cruciale per l’evoluzione
tettonica della Luna su l’impatto che generò il bacino Aitken in quanto questo
evento ha stabilito, al netto di un eventuale impatto con una luna gemella, la
struttura delle tre unità tettoniche di primo ordine. Fra poco avremo modo di
approfondire maggiormente questa straordinaria struttura lunare.
La letteratura scientifica ci
racconta che l’evoluzione lunare può essere suddivisa in tre fasi principali,
scandite da eventi geologici significativi:
1)
Fase 1: Evoluzione dell'oceano magmatico (4,52
- 4,3 miliardi di anni fa). Questa fase è caratterizzata dalla formazione di un
oceano di magma globale a seguito dell'accrezione del materiale e del
riscaldamento dovuto al decadimento radioattivo. Durante questa fase, la crosta
lunare era estremamente calda e plastica, il che impediva la conservazione
delle strutture superficiali. I processi endogeni, come la differenziazione del
mantello e la cristallizzazione dell'oceano magmatico, hanno dominato questa
fase.
2)
Fase 2: Formazione del bacino del Polo
Sud-Aitken (SPA) e bombardamento pesante (4,3 - 3,0 miliardi di anni
fa). La formazione del bacino SPA, il più antico e grande bacino da impatto
sulla Luna, segna l'inizio di questa fase. Questo evento è indicativo del fatto
che erano già avvenuti un raffreddamento e un consolidamento sufficienti della
crosta lunare tali da preservare le strutture geologiche. Questa fase è
caratterizzata dalla formazione di numerosi bacini da impatto di grandi
dimensioni a seguito del bombardamento pesante tardivo, un periodo di intenso
bombardamento meteorico. La fuoriuscita di basalto dai mari, principalmente tra
4 e 2,5 miliardi di anni fa, ha riempito molti di questi bacini da impatto,
creando le caratteristiche scure che osserviamo oggi. E che, come vedremo fra
poco, sono state diversamente interpretate da diverse culture in diverse parti
del globo. Sia i processi endogeni (ad esempio, il magmatismo) che quelli
esogeni (ad esempio, gli impatti) sono stati attivi durante questa fase,
portando alla formazione di vari tipi di strutture tettoniche, tra cui faglie
di spinta, dorsali corrugate e graben.
3)
Fase 3: Attività neotettonica tardiva (da
3 miliardi di anni fa ad oggi). Questa fase è caratterizzata da una
significativa diminuzione dell'attività magmatica e dalla predominanza dei
processi esogeni, principalmente impatti di dimensioni minori. Il magmatismo si
è indebolito rapidamente dopo 3 miliardi di anni fa, con le rocce basaltiche
più giovani risalenti a circa 1 miliardi di anni fa. Durante questa fase, si
sono formate solo strutture di piccole e medie dimensioni, come piccoli crateri
da impatto, scarpate lobate, strutture a cupola con fossato ad anello e chiazze
irregolari di mari. La scoperta di strutture tettoniche molto giovani, come le
scarpate di faglia di spinta su piccola scala, indica che la Luna potrebbe
essere ancora tettonicamente attiva oggi, sebbene a un ritmo molto più lento
rispetto al passato.
È importante notare che queste
tre fasi rappresentano una semplificazione del complesso processo evolutivo
lunare. La comprensione dettagliata dell'evoluzione lunare, compresi i
meccanismi e le tempistiche precise di eventi specifici, è ancora oggetto di
ricerca scientifica in corso.
Una menzione particolare la
merita la distribuzione delle faglie sulla superficie della Luna perché questa
ci racconta una stria interessante. Una storia di un satellite che di sta accartocciando.
Col miglioramento delle tecnologie a bordo degli orbiter lunari ci siamo resi
conto che la sua superficie lunare è ricca di faglie e scarpate. Molte di
queste sono faglie inverse o da compressione indicano il fatto che il volume
della Luna sta diminuendo a causa della contrazione isotropica dovuta al
progressivo raffreddamento del satellite. L’orientamento di queste fagli
non è però casuale o caotico come ci si aspetta in seguito ad una contrazione
isotropica, che è cioè uguale in tutte le direzioni. Le faglie di spinta,
evidenziate dalle scarpate, mostrano un modello di orientamento distinto:
quelle polari tendono ad essere orientate più in direzione est-ovest, mentre quelle
equatoriali tendono ad essere orientate più lungo la direttrice nord-sud.
Questa scoperta deriva da ampi rilievi che utilizzano le immagini della Lunar
Reconnaissance Orbiter Camera, che hanno rivelato una popolazione globalmente
distribuita di oltre 3.500 scarpate di faglia. Sebbene il bias
dell'illuminazione potrebbe essere un fattore fuorviante, l'ampia gamma di
orientamenti osservati a tutte le latitudini suggerisce che l'azimut del sole
non è il fattore di controllo primario che determina questi orientamenti (37)
per cui devono essere in gioco anche processi non isotropici. Se la contrazione
isotropica fosse l'unica forza, le sollecitazioni compressive principali
orizzontali avrebbero uguale grandezza, risultando in faglie di spinta
orientate casualmente.
Questi altri meccanismi che
generano sollecitazioni su scala globale sono la recessione orbitale, il
despinning, le maree terrestri, il carico di massa superficiale e la migrazione
polare.
Ancora una volta ci troviamo di
fronte a modelli parzialmente contrastanti per cui modelli di evoluzione termica che iniziano con
una Luna inizialmente fusa prevedono una diminuzione del raggio di ~16 km negli
ultimi ~4 Gyr (miliardi di anni) mentre i modelli che iniziano con un oceano di
magma superficiale spesso ~200 − 300 km prevedono una diminuzione del raggio
inferiore di ≲1 km negli ultimi ~2 Gyr a causa del compromesso tra
espansione delle regioni interne e contrazione delle regioni esterne.
Questa discordanza fra modelli non
deve né allarmare né sfiduciare nei confronti della scienza. È un fatto normale
che purtroppo viene quasi completamente trascurato sia dal sistema scolastico
per i giovani che dalla totalità del mondo del giornalismo non specialistico.
Figura 24 -Diagramma schematico
dell'evoluzione tettonica della Luna. Il lato destro è il sistema di
classificazione della struttura lunare, le due ellissi superiori sono il
diagramma schematico dell'evoluzione dell'unità tettonica, le righe colorate
sono le scale temporali lunari aggiornate e la seguente tabella mostra la
legenda utilizzata nella mappa tettonica in scala 1:2.500.000.
Credit: Lu T, Zhu K,
Chen S, Liu J, Ling Z, Ding X, Han K, Chen J, Cheng W, Lei D, et al. The 1:2,500,000-scale global
tectonic map of the moon. Sci Bull. 2022;67(19):1962–1966. (35)
South Pole
Aitken
Figura 25 - Dall'interno verso
l'esterno abbiamo lo SPACA, il Mg‐pyroxene
Annulus, l'Heterogeneous Annulus e in fine lo SPA exterior.
Cedit: Wang, X., Head, J. W., Chen, Y., Zhao,
F., Kreslavsky, M. A., Wilson, L., et al. (2024). Lunar farside South Pole‐Aitken basin interior: Evidence for more extensive central cryptomaria
in the South Pole‐ Aitken compositional anomaly
(SPACA). Journal of Geophysical Research: Planets, 129, e2023JE008176. https://doi.org/10.
1029/2023JE008176 (33).
Una menzione speciale la meritano
il South Pole Aitken Basin (SPA) e le sue spettacolari e uniche
anomalie come il South Pole‐ Aitken Compositional Anomaly
(SPACA). Lo SPA è il più grande bacino da impatto sulla Luna nonché uno
dei più grandi nel sistema solare, situato, come è facile evincere dal nome,
vicino al polo sud lunare sul lato nascosto del satellite è datato a circa 4
miliardi di anni fa, è cioè una delle più antiche strutture lunari e questo
spiega perché la sua struttura a multianello è stata fortemente modificata e
nascosta dagli aventi successivi.
La prima peculiarità dello SPA
che salta all’occhio è la sua topografia, infatti esso contiene il punto più
basso della superficie lunare a circa -9 km e poco lontano, sulla catena
montuosa al suo confine alcune delle cime più alte a circa 8,5 km. La sua
natura come bacino da impatto è incerta e lo si considera più
probabilmente un insieme di depositi di criptomari
più estesi, ovvero eruzioni basaltiche che si sono verificate in precedenza e
da allora sono state coperte da ejecta dagli altopiani a più alto albedo e da
ejecta dei bacini che sono rilevabili solo come
dark-halo craters o crateri dall’alone scuro (DHCs), crateri
fantasma e kipuka (o kīpuka) ovvero protuberanze topografiche
attorno a pianure di tipo “alluvionale”. In questo caso non si fa riferimento a
ere alluvioni in quanto la Luna non ha mai avuto un epoca umida ma a colate di
lava che hanno riempito gli avvallamenti lasciando affiorare solo le cime dei
rilievi topografici.
Un’altra peculiarità di questi
criptomari è il loro spessore stimato come minimo ad un km e quindi molto
superiore a quello dei mari giovani che si trovano nella stessa area che è
invece stimato essere di 100 m. La stima è stata possibile grazie all’analisi
dei materiali esposti dai crateri dei quali si può conoscere con ragionevole
certezza la profondità anche solo a partire dal diametro. Il volume di questi
criptomari è stimato in
Per finire lo SPA
presenta alcune anomalie composizionali concentriche che dall’interno
all’esterno sono:
1. Lo
SPACA. Questa zona è caratterizzata da una composizione superficiale
unica, ricca di pirosseno ad alto contenuto di calcio (high-Ca pyroxene - HCP)
e con un'albedo intermedia, più luminosa dei tipici mari lunari ma più scura
degli altopiani lunari. Probabilmente si è formato durante un periodo di
intenso bombardamento da impatto, che ha portato alla copertura dei depositi di
basalto più scuri con materiale degli altopiani, facendogli assumere un aspetto
più luminoso. Presenta inoltre una topografia relativamente piatta e liscia
rispetto ai terreni circostanti e una carenza di grandi crateri, il che
suggerisce un evento di riemersione su larga scala
2. Il
Mg-pirossene annulus (MA). Questa zona « anulare » è caratterizzata da una predominanza di
Mg-pirossene e circonda lo SPACA.
3. L’annulus
eterogeneo (HA). Questa zona è caratterizzata da una composizione
mista di materiali, principalmente Mg-pirossene e materiali feldspatici.
Posizionato più lontano dal centro del bacino rispetto all'Mg-pyroxene Annulus,
l'Heterogeneus Annulus rappresenta una zona di transizione composizionale e si
ipotizza che sia ciò che rimane di una mega-terrazza, una struttura geologica
che si forma a seguito del collasso del bordo di un bacino d'impatto. Questa
ipotesi è supportata dalla posizione e dalla composizione mista
dell'Heterogeneus Annulus, che suggeriscono la sua formazione durante le fasi
finali dell'evento di impatto che ha creato il bacino del SPA
4. Lo
SPA esteriore. Questa è la regione più esterna della SPA è presenta una
predominanza feldspatica più simile agli altopiani circostanti.
L’esplorazione presente della Luna
Figura 26 - Earthrire, Scattata
a bordo dell'Apollo 8 da Bill Anders, questa immagine iconica mostra la
Terra che fa capolino da oltre la superficie lunare mentre la prima navicella
spaziale con equipaggio circumnavigava la Luna, con a bordo gli astronauti
Anders, Frank Borman e Jim Lovell.
Credit: NASA
Figura 27 - Earthrise,
L'immagine è un fotogramma del filmato ripreso dalla KAGUYA HDTV
(telecamera) il 6 aprile 2008 (JST).
La posizione sulla Luna è attorno al Polo Sud sul lato posteriore a una
latitudine sud di 83 gradi o superiore. Si vedono il continente nordamericano
della Terra in basso a sinistra sulla Terra e l'Oceano Pacifico al centro. (La
parte superiore dell'immagine è il sud della Terra, quindi il continente
nordamericano è visto capovolto.)
Credit: JAXA/NHK
Dalla missione sovietica Luna 17
col suo primo rover, il Lunokhod 1° ad oggi l’esplorazione lunare è enormemente
progredita. Lo si evince dal colossale divario che separa le prime immagini del
nostro satellite dalle mappe come quella di GRAIL e quella cinese appena
mostrate. Eppure, nonostante questo grande avanzamento tecnologico raggiungere
la Luna e farvici della scienza è ancora una sfida.
Per quanto riguarda
l’esplorazione unmanned o robotica la grande novità di questi ultimi anni è il
fatto che la Luna è finalmente accessibile per entità non governative quali
università e aziende private. Ne sono alcuni esempi la Baresheet della
Israel Aerspace Industries e della SpaceIL, la Peregrine Mission One
della Astrobotic Technologies, la Hakuto-R della Ispace e la Nova-C
della Intuitive Machines. Non tutte hanno avuto successo e in alcuni casi la
missione è terminata con uno schianto sul suolo lunare ma anche solo il fatto
che non fossero missioni governative è un fatto notevole in quanto si tratta di
un vero e proprio cambio di paradigma dell’esplorazione spaziale.
Parallelamente, e non a caso, nello stesso periodo abbiamo visto nascere anche
compagnie private che hanno sviluppato nuovi lanciatori. Fra queste la più nota
e fruttuosa è sicuramente la SpaceX e anche in questo caso il cambio di
paradigma è evidente con una nuova generazione di lanciatori riutilizzabili.
Questo fiorire di missioni, di
operatori e di lanciatori, così concentrati nel tempo non è un caso. La ragione
va, in parte ricercata in un rinnovato interesse economico e politico. Non è un
caso infatti che la Cina sia in testa a questa nuova corsa allo spazio, non
solo con destinazione la Luna. L’interesse economico è indirizzato ad un
eventuale, non celato, sfruttamento minerario e quello politico è, come al
tempo delle missioni del programma Apollo, una questioni si supremazia
tecnologica. Al tempo della guerra fredda il timore della supremazia militare e
nello specifico di una supremazia missilistica atomica furono il motore primo
della corsa allo spazio e alla Luna; oggi, più i generale e forti delle
esperienze spaziali passate, si ha la consapevolezza che quello spaziale è un
settore che spinge l’innovazione ai suoi limiti con tutte le ricadute che
questo si porta dietro. In poche parole il settore della ricerca spaziale
genera da un numero enorme di ricadute tecnologiche che impattano positivamente
la vita quotidiana della persona comune e, grazie a questi brevetti e spinoff,
un notevole guadagno per unità di denaro investitavi.
L’esplorazione futura della Luna
L’esplorazione prossima ventura
della Luna si distinguerà per il ritorno degli esseri umani sulla sua
superficie. Il più importante programma spaziale in merito è Artemis (UK
/ˈɑː.tɪ.mɪs/; US /ˈɑːr.t̬ə.mɪs/) che prende il nome dalla divinità
greca Artemide (Ἄρτεμις,
Ártemis), non a caso sorella di Apollo. Il progetto è faraonico e, per
quanto non si ancora strato del tutto definito, prevede una base lunare
permanente e una stazione in orbita cislunare. Eventualmente si vorrebbero
utilizzare le basi lunari al suolo e in orbita come punto di partenza
intermedio per dirigersi su Marte. Il progetto non è esente da critiche e ad
oggi solo la prima fase, un sorvolo della Luna senza equipaggio, è stata
portata a termine ma nonostante questo si è visto un fiorire di collaborazioni
e di nuove idee e tecnologie come non se ne vedevano da molto tempo.
La luna nella Cultura pop
La Luna compare nelle opere di
fantasia da tempo immemore, come abbiamo già visto ha avuto un ruolo in molti
miti antichi ed è spesso stata legata alle religioni che ne hanno sfruttato le
regolarità al fine di calendarizzare le proprie occorrenze. Ma la Luna ha
giocato un ruolo molto più ampio all’interno delle opere di fantasia
propriamente dette.
Il ruolo della luna nelle opere
letterarie, teatrali, cinematografiche e musicali si è evoluto nel corso della
storia riflettendo le mutevoli conoscenze scientifiche, tuttavia la
fascinazione dell'umanità per questo corpo celeste non è mutata nel tempo. A
mutare è stato semmai il suo ruolo nelle varie opere.
- Prima dell’adozione del telescopio come
sturamento scientifico (prima del 1608), la luna era spesso rappresentata
come un luogo misterioso e fantastico.
- Ad esempio, nel racconto popolare
giapponese del X secolo "La storia del tagliatore di bambù", la
Luna è la dimora della Principessa Splendente, che alla fine vi fa
ritorno lasciando la Terra.
- Questa rappresentazione della luna
come un mondo abitato, seppur intriso di elementi fantastici, anticipa le
future esplorazioni narrative di questo tema.
- Un altro esempio è l'Orlando Furioso di Ludovico
Ariosto (1516), dove la Luna è il luogo in cui si ritrovano le cose
perdute sulla Terra, tra cui la ragione del protagonista.
- Con l'avvento del telescopio nel XVII secolo, la
percezione della luna iniziò a cambiare.
- Le opere di questo periodo
riflettono l'accresciuta consapevolezza scientifica ma anche il perdurare
dell'immaginario fantastico legato alla Luna.
- Opere come "Somnium" di
Johannes Kepler (1634) e "L'uomo sulla Luna" di Francis Godwin
(1638) immaginano viaggi lunari fantastici, aprendo la strada alla
fantascienza.
- Queste opere, pur incorporando elementi
scientifici, mantengono un forte legame con la fantasia, immaginando
creature fantastiche e mondi lunari immaginari.
- Dalla fine del XIX secolo, con il progredire
della scienza e l'affermarsi della fantascienza, la Luna divenne un
obiettivo concreto per l'esplorazione umana.
- Le storie di questo periodo si
concentrano spesso su viaggi spaziali realistici, atterraggi sulla Luna e
sulla possibilità di vita extraterrestre.
- Un esempio significativo è
"La guerra dei mondi" di H.G. Wells (1898), che, pur ambientata
su Marte, riflette l'ansia dell'epoca per le possibili minacce
provenienti dallo spazio.
- Dopo l'allunaggio dell'Apollo 11 nel 1969, la
narrativa ha spostato la sua attenzione sulla colonizzazione lunare, le
società lunari e le conseguenze dell'esplorazione spaziale.
- Opere come "La Luna è una severa
maestra" di Robert A. Heinlein (1966) e "Steel Beach" di
John Varley (1992) esplorano le sfide e le opportunità di una presenza
umana permanente sulla luna.
- La luna continua a ispirare opere di fantasia e
fantascienza, offrendo uno sfondo versatile per esplorare temi sociali,
politici e filosofici.
- La serie anime e manga
"Sailor Moon", creata da Naoko Takeuchi nel 1991, integra la Luna
nella sua mitologia, collegandola al passato del Regno Lunare e ai poteri
della protagonista. Il nome umano dell'omonima Sailor Moon è Usagi
Tsukino, un gioco di parole su 月のうさぎ (Rom. Tsuki no usagi),
che significa Coniglio Lunare in giapponese. Il nome di sua figlia, Chibiusa,
significa piccolo coniglio. La ragione di questo è il coniglio lunare che
è una figura immaginaria vista nelle macchie scure (i mari) della Luna da
diverse culture, in particolare dell’est asiatico
- La serie combina elementi di mitologia classica,
cultura giapponese e immaginario fantascientifico, creando un universo in
cui la luna ha un ruolo simbolico e narrativo significativo.
In definitiva, il ruolo della
luna nelle opere è passato da un'entità misteriosa e fantastica a un luogo da
esplorare, colonizzare e integrare nella cultura umana, riflettendo la costante
evoluzione della nostra comprensione e del nostro rapporto con l'universo.
Ecco i riferimenti moderni al
coniglio lunare in vari campi come l'esplorazione spaziale, l'arte, la
letteratura e i videogiochi:
- Esplorazione spaziale
Ø
Il rover lunare cinese, Yutu, che è atterrato
sulla Luna il 14 dicembre 2013, è stato chiamato come il coniglio di giada, a
seguito di un sondaggio online. Yutu è stato seguito da un secondo rover,
Yutu-2, che è stato impiegato sul lato opposto della Luna il 3 gennaio 2019.
Ø Il
coniglio lunare è stato oggetto di una conversazione umoristica tra il
controllo missione della NASA e l'equipaggio dell'Apollo 11.
Houston: Among the large headlines concerning Apollo this morning, is one
asking that you watch for a lovely girl with a big rabbit. An ancient legend
says a beautiful Chinese girl called Chang-E has been living there
for 4,000 years. It seems she was banished to the Moon because she stole the
pill of immortality from her husband. You might also look for her companion, a
large Chinese rabbit, who is easy to spot since he is always standing on his
hind feet in the shade of a cinnamon tree. The name of the rabbit is not reported.
·
Michael Collins: Okay. We'll keep a close eye out for the bunny girl.
Ø Fumetti
e animazione
§ L'antagonista
centrale dell'arco finale di Naruto, Kaguya Ōtsutsuki, è parzialmente basato
sul coniglio lunare, secondo il quale si può vedere un coniglio nei segni della
Luna, che prepara l'elisir di lunga vita per la Dea della Luna.
§ Il
tema del coniglio lunare fa la sua comparsa nella sezione "Legend of the
Stars" del manga Kamen Rider Spirits, raccontata da Sergei Koribanof a suo
figlio Masim.
§ Nell'animazione
di Dragon Ball, Son Goku combatte contro la Rabbit Gang e risolve il problema
presentato nell'episodio portando il capo nemico, Monster Carrot, un coniglio
antropomorfo che trasforma chiunque tocchi in una carota, e i suoi compagni
umani, sulla Luna, dove vengono visti mentre pestano la miscela di torta di
riso.
§ Nell'anime
Problem Children Are Coming from Another World, Aren't They?, il personaggio
Black Rabbit è un coniglio lunare, con diversi riferimenti alle leggende.
§ Nel
film Over the Moon, c'è un coniglio chiamato 'Jade' ed è il compagno della dea
Chang'e. Anche il coniglio è verde come la giada.
§ Nel
manga Thus Spoke Kishibe Rohan - Episode 4: The Harvest Moon una
creatura soprannaturale di nome Il Coniglio Lunare (月の兎 Tsuki
no Usagi) è responsabile della maledizione della famiglia Mochizuki.
§ Nell'anime
Saint Seiya episodio 60 Shiryu ricorda una vecchia favola di un coniglio che
sacrifica la sua vita per salvare un viaggiatore, e assomiglia al destino di
Shun di Andromeda, che ha sacrificato la sua vita per salvare il suo popolo.
§ Nel
webcomic coreano The God of Highschool il coniglio lunare è uno dei quattro
pilastri del destino.
§ L'anime
giapponese Madö King Granzört ha personaggi che sono umanoidi con orecchie di
coniglio e sono originari della Luna.
§ Nell'anime
My Hero Academia, Rumi Usagiyama è un'eroina con il quirk del coniglio. I nomi
dei suoi attacchi finali iniziano tutti con la parola "Luna".
§ In
One Piece, un personaggio coniglio che viaggia con i Pirati di Cappello di
Paglia di nome Carrot può trasformarsi in un coniglio 'Sulong' con lunghi
capelli e coda guardando la luna piena.
§ In
Sagwa, the Chinese Siamese Cat c'è un episodio chiamato "The Jade
Rabbit" dove Sagwa e Fu-Fu si immaginano all'interno di una variazione
della storia del personaggio che è un coniglio verde giada che lavora facendo
torte lunari per un tiranno dopo essere stato separato dal suo amico che è la
Principessa della Luna.
Ø Letteratura
§ In
una scena del romanzo cinese del XVI secolo, Viaggio in Occidente, Sun Wukong
combatte il Coniglio Lunare.
§ Douglas
Wood ha scritto Rabbit and the Moon (1998), un adattamento della leggenda Cree.
Ø Televisione
live-action
§ Il
kaiju Lunaticks è basato sul Coniglio Lunare. Appare nella serie Tokusatsu,
Ultraman Ace come uno dei "Mostri Terribili" della serie sotto il
comando del suo principale antagonista, Yapool. La connessione di Lunaticks con
il Coniglio Lunare è ulteriormente evidenziata quando viene rivelato che è
stato responsabile dell'aver prosciugato la Luna del suo magma (che era anche
la casa di uno dei co-conduttori di Ace, Yuko Minami), trasformandola in una
terra desolata e sterile.
§ Nella
serie TV cinese You Are My Glory, il nome del personaggio principale, Yu Tu, è
un gioco di parole su Yutu, il nome cinese del coniglio lunare. Anche il rover
lunare Yutu è menzionato più volte nello show.
Ø Musica
§ Il
gruppo di musica elettronica americano, Rabbit in the Moon, fondato nel 1991,
prende il nome da questa leggenda.
§ Il
cantante/compositore Cosmo Sheldrake fa riferimento al coniglio nella luna
nella loro canzone "The Moss".
§ La
band tedesca, Tarwater, ha pubblicato gli album Rabbit Moon e Rabbit
Moon Revisited.
§ Il
gruppo emo americano, Jets to Brazil, ha una canzone "Perfecting
Loneliness" che contiene la registrazione dell'Apollo che discute la
leggenda.
§ La
band britannica Happy Graveyard Orchestra ha pubblicato "The Moon
Rabbit", una mini suite ispirata al folklore, nel 2015.
§ La
band italiana, Moonlight Haze, ha una canzone "The Rabbit of the
Moon", ispirata alla leggenda giapponese.
§ Il
musicista inglese David Bowie indossava una tuta che ritraeva conigli lunari
disegnata da Kansai Yamamoto durante il suo Ziggy Stardust Tour.
§ La
cantautrice americana Clairo fa riferimento a "the rabbit moon" nella
sua canzone, Reaper.
§ La
boy band coreana, Big Bang fa riferimento alla storia del coniglio sulla luna
nel loro video musicale "Still Life".
§ La
canzone Telugu 'Chandrullo unde kundelu' del film Nuvvostanante Nenoddantana fa
riferimento al coniglio sulla luna.
Ø Palcoscenico
§ Il
coniglio nella Luna è un tema importante nel musical del 2011, South Street,
con il coniglio che appare in modo prominente nell'orologio lunare nel bar di
Sammy, e al personaggio principale viene consigliato di "Guardare al
coniglio" per ispirazione.
Ø Videogiochi
§ Molti
videogiochi hanno personaggi principali basati sul racconto, tra cui Reisen
Udongein Inaba e gli altri Lunariani (alcuni dei quali pestano il mochi lunare
per farne una medicina magica) della serie Touhou Project, i Broodals di Super
Mario Odyssey, e Chang'e e il Coniglio di Giada/Coniglio Lunare sono presenti
come personaggi giocabili nel videogioco Smite. In Final Fantasy IV, i miti
servono come ispirazione per una razza di abitanti umanoidi della Luna simili a
conigli chiamati Hummingways che, a loro volta, sono l'ispirazione per la razza
Loporrit in Final Fantasy XIV: Endwalker, anch'essa ispirata ai conigli lunari.
Secondo Morio Kishimoto, la trama di Sonic Frontiers è stata ispirata dal
racconto.
§ Il
Coniglio di Giada è il nome di un fucile da scout nella serie di giochi Destiny.
In Destiny 2, i giocatori possono visitare la Luna e trovare statue in
miniatura di bambole di coniglio di giada in stile chibi che accettano offerte
di torta di riso.
§ Un
Moon Rabbit Cookie è stato aggiunto a Cookie Run: Kingdom il 17
settembre 2021. Questo personaggio era originariamente di LINE/Kakao Cookie
Run. Sono apparsi anche in Cookie Run: Ovenbreak.
§ Il
Moon Rabbit Dragon è un drago nel gioco di allevamento di draghi Dragon
Mania Legends.
§ I
conigli lunari giocano un ruolo importante nel gioco indie To The Moon in cui
uno dei personaggi principali, River Wyles, realizza costantemente conigli
origami durante il gioco. Un coniglio origami è blu e giallo, in riferimento a
un evento all'interno del gioco in cui un giovane River Wyles si riferisce alla
luna come allo stomaco di un coniglio con le costellazioni intorno che formano
la testa, le orecchie e le zampe. Il termine Coniglio Lunare può essere preso
più letteralmente nel gioco, anche se potrebbe comunque riferirsi alla
mitologia che c'è dietro.
§ I
personaggi Ubisoft "Rabbids" nella tradizione si dice che provengano
dalla luna, mostrando la relazione tra conigli e la luna.
§ Zero
Escape: Virtue's Last Reward presenta un coniglio come mascotte principale e
supervisore del gioco Nonary, noto come Zero III. Zero III può essere visto
indossare abiti tradizionali cinesi che potrebbero essere un riferimento a
Chang'e e ai Conigli Lunari poiché verso la fine del gioco, si scopre che la
struttura in cui i personaggi sono rinchiusi si trova sulla luna.
§ Animal
Crossing: New Horizons ha un abitante coniglio di nome Ruby la cui casa è a
tema spaziale e presenta una grande luna in modo prominente.
“Outcipit”
che è un incipit.
In conclusione non si può non
menzionare il fatto che è grazie alla Luna che noi oggi possiamo essere qui ad
interrogarci e meravigliarci per essa; la luna ha infatti avuto più di un
impatto positivo sullo sviluppo della vita. Vediamone gli esempi principali:
·
L'impatto che ha formato la Luna ha svolto un
ruolo significativo nella creazione di un ambiente favorevole alla vita sulla
Terra. L'impatto ha convertito il carbonio presente sulla Terra in anidride
carbonica (CO2), che è diventata un substrato fondamentale per la sintesi
organica. Questo evento ha portato a un'atmosfera ricca di CO2, che alla
fine si è dissolta negli oceani, rendendoli leggermente acidi. Questa CO2
disciolta era quindi disponibile per reagire con i catalizzatori dei metalli di
transizione nella crosta terrestre, portando infine alla creazione di composti
organici. Questi composti organici
costituiscono la spina dorsale del metabolismo microbico, essenziale per la
vita. L'impatto che ha formato la Luna ha essenzialmente convertito il
carbonio, originariamente presente anche sotto forma di idrocarburi policiclici
aromatici inerti (IPA), in una forma pura, pulita e accessibile (CO2) per dare
il via alla vita (30).
·
Oltre questo al sua mera presenza ha contribuito
a stabilizzare i moti della Terra favorendo un ambiente stabilmente
favorevole alla vita senza il quale, forse, non si sarebbe mai arrivati a forme
di vita complesse come la nostra.
·
Un ultimo punto ma non meno importante ci arriva
da un campo di studi portato avanti con passione da Carlo Doglioni (Presidente dell’Istituto
Nazionale di Geofisica e Vulcanologia - INGV). Una tettonica attiva è
oggi considerata un fattore un fattore probiotico per un corpo celeste. La tettonica
terrestre, nello specifico quella a placche, pare essere influenzata dal
moto orbitale del suo satellite il quale, grazia agli effetti di marea che
causa sulla crosta terrestre, “guida” il moto delle placche lungo una direzione
e un verso preferenziali. La deriva dei continenti è infatti stata, e sarà in
futuro, un grande motore dall’evoluzione in quanto crea e distrugge gli habitat
e influenza il clima su larga scala.
Figura 28 - Il flusso delle placche e
il suo equatore tettonico hanno un'inclinazione che è vicina al piano
dell'eclittica più il piano di rivoluzione della Luna (circa 29°) e imita
l'angolo della proiezione della Luna sulla Terra. A destra, l'equatore
tettonico rappresenta la bisettrice dell'attuale equatore geografico e
l'inclinazione dell'equatore in 13.000 anni dovuta alla precessione dell'asse
terrestre.
Credit: Davide Zaccagnino, Francesco Vespe,
Carlo Doglioni, Tidal modulation of plate motions, Earth-Science Reviews,
Volume 205, 2020, 103179, ISSN 0012-8252, https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2020.103179. (36).
Elogio alla scienza.
Arrivati a questo punto vorrei
spendere due parole per elogiare quel monumento che è il metodo scientifico.
Durante questo excursus sulla nostra compagna di avventure cosmiche spero sia
risultato chiaro come ogni lavoro scientifico si regge sul lavoro di altri
ricercatori, spesso di altri campi di specializzazione, e di come tutta la
costruzione del sapere scientifico che ho appena definito “monumento” è il
risultato di un enorme gioco di squadra in cui anche chi cerca di demolire
(falsificare) i tuoi modelli gioca dalla tua stessa parte; che in fin dei conti
è la parte di tutti noi umani perché di quel sapere, per quanto ci possa
sembrare astratto o lontano dalla quotidianità, ne usufruiamo tutti a
prescindere da quella che è la nostra opinione o il nostro ruolo nella sua
edificazione.
Fonti, letture correlate e consigliate.
- Bel Paese» Storia di questa espressione - https://accademiadellacrusca.it/Media?c=64f7a268-6b5c-41f8-b701-0c2b2666e10c
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- arXiv:1204.1019 (preprint)
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