La faccia nascosta della Luna

Il 4 ottobre 1957, con il lancio dello Sputnik, iniziò ufficialmente l’era dell’esplorazione dello spazio.

Sono trascorsi cinquanta anni tondi tondi e da allora tutti i pianeti del sistema solare sono stati esplorati in maniera più o meno dettagliata; il solo che manca all’appello è Plutone (scoperto nel 1930, nel 2006 è stato declassato al rango di pianeta nano) ma nel 2015 il piccolo pianeta perderà il suo primato poiché, se tutto andrà per il verso giusto, dalle sue parti arriverà la sonda New Horizons con la chiara intenzione di far luce sul maggior numero possibile dei misteri che lo circondano.

Inoltre grazie alle missioni Pioneer, Voyager, Galileo, Cassini-Huygens anche molti dei satelliti dei pianeti gioviani sono stati raggiunti, fotografati e hanno svelato una buona parte dei loro segreti.

A prima vista si ha quindi l’impressione che l’intero sistema solare sia ormai ben conosciuto. Questa sensazione è ben giustificata ma è comunque curioso notare che esiste un mondo molto vicino a noi la cui superficie è per metà quasi sconosciuta e ben poco studiata: stiamo parlando della Luna e della sua faccia nascosta …

LE DUE FACCE DELLA LUNA

La Luna è l’unico satellite naturale della Terra; ne dista mediamente 384.400 chilometri (un’inezia, astronomicamente parlando) e, data la sua vicinanza, è sicuramente il corpo celeste più osservato, studiato e fotografato. La Luna è anche l’unico corpo, oltre al pianeta natio, sul quale l’uomo ha posato i propri piedi; i non più giovanissimi ricorderanno sicuramente le sei missioni Apollo che dal 1969 al 1972 hanno portato la bellezza di dodici uomini sul suolo lunare.

L’aspetto della Luna cambia di giorno in giorno; quando si trova fra la Terra e il Sole essa è invisibile poiché il Sole illumina la faccia che si trova di fronte ad esso (Luna Nuova). Dopo un paio di giorni la Luna fa la sua prima comparsa nel cielo della sera sotto forma di una sottile falce e dopo circa sette giorni a partire dalla Luna Nuova il nostro satellite mostra esattamente meta della sua superficie (Primo Quarto). Passano altri sette giorni e la Luna si trova esattamente dall’altra parte del Sole rispetto alla Terra; diventa così visibile l’intera superficie (Luna Piena). Dopo un’altra settimana torna ad essere visibile solo metà della superficie (Ultimo Quarto) dopo di che si ripresenta la situazione di Luna Nuova e il ciclo ricomincia. Questo è il ben noto fenomeno delle fasi lunari: la percentuale di superficie lunare illuminata dipende dalla posizione che la Luna occupa rispetto al Sole (che è la sorgente di luce) e alla Terra (che è il luogo dove siamo posizionati noi osservatori).

La Luna compie un giro intorno alla Terra in poco più di ventisette giorni (mese siderale) ma l’intervallo di tempo che intercorre fra due fasi lunari identiche (per esempio due primi quarti) è un po’ più lungo, pari a poco più di ventinove giorni (mese sinodico) come si può facilmente verificare sommando i periodi di sette giorni che separano le quattro fasi più importanti del ciclo lunare. Ciò accade perché durante i ventisette giorni necessari alla Luna per compiere un giro completo intorno alla Terra anche il nostro pianeta si è spostato lungo la sua orbita intorno al Sole; di conseguenza, per ritrovarsi nella posizione richiesta per dar luogo alla fase in questione, la Luna ha bisogno di ulteriori due giorni.

Anche un occhio non troppo attento avrà notato che, a prescindere dalla fase in cui si trova (falce, mezza o piena), la Luna rivolge alla Terra sempre la stessa faccia. Ciò accade perché la Luna ruota su se stessa nello stesso intervallo di tempo in cui compie un giro intorno alla Terra; in altre parole il periodo di rotazione della Luna su se stessa è uguale al suo periodo di rivoluzione intorno alla Terra.

In passato la Luna ruotava su se stessa molto più velocemente di quanto non faccia oggi; la sua rotazione è stata gradualmente frenata dalle forze di marea esercitate dalla Terra. La Luna a sua volta sta ricambiando la cortesia; le forze di marea esercitate dal nostro satellite sui rigonfiamenti dei mari e degli oceani stanno lentamente rallentando la rotazione terrestre. La durata del giorno terrestre è passata dalle dieci ore di quattro miliardi di anni fa alle ventiquattro attuali; in un lontanissimo futuro il periodo di rotazione terrestre diventerà uguale al periodo di rivoluzione lunare e anche la Terra rivolgerà alla Luna sempre la stessa faccia.

La faccia che la Luna rivolge alla Terra (faccia visibile) è quella che ha accompagnato l’uomo durante tutti i millenni della sua storia e tutti i milioni di anni della sua preistoria. Quando abbiamo detto che la Luna è l’oggetto astronomico più osservato, studiato, e fotografato ci riferivamo alla sua faccia visibile; per ovvi motivi di sicurezza anche tutte le missioni Apollo sono allunate sulla faccia visibile e i quasi quattrocento chilogrammi di rocce lunari complessivamente trasportati a Terra sono materiali appartenenti alla faccia visibile. Al contrario la faccia nascosta della Luna ha cominciato a svelare i suoi segreti soltanto nel 1959.

In quell’anno la faccia nascosta della Luna venne sorvolata per la prima volta dalla sonda sovietica Luna 3 che inviò a Terra alcune fotografie purtroppo di scarsa qualità. Ciò non sminuì la portata dell’impresa che, per quei tempi, rimaneva comunque grandissima.

Per avere immagini di buona qualità occorre aspettare il programma americano Lunar Orbiter (1966-1967) mentre la prima cartografia completa arriva solamente nel 1994 grazie alla piccola sonda statunitense Clementine. La Clementine riprese più di due milioni di immagini digitali che, opportunamente elaborate, permisero di ottenere un’intera mappa fotografica dei due emisferi lunari.

Se vogliamo capire come si sono formate le principali strutture della superficie lunare è necessario apprendere come nacque il nostro satellite; secondo la teoria più diffusa, la Luna si formò in maniera completamente diversa dagli altri pianeti.

Durante le prime fasi di vita del sistema solare, più di quattro miliardi di anni fa, la giovanissima Terra subì una tremenda collisione con un corpo celeste che poteva essere grande quanto Marte. Il corpo responsabile dell’impatto si frantumò completamente e parte dei detriti si dispose in orbita attorno alla Terra; la Luna si originò a partire dall’aggregazione di quei detriti. I materiali più pesanti precipitarono verso il centro mentre quelli più leggeri rimasero in superficie dove formarono una crosta dello spessore medio di circa sessanta chilometri che con il passare del tempo si raffreddò.

Quest’epoca coincide con il grande bombardamento iniziale, un periodo durato alcune centinaia di milioni di anni in cui tutti i pianeti e satelliti del sistema solare subirono un intenso bombardamento da parte di un’infinità di corpi più o meno grandi i quali altro non erano che i rimasugli della formazione dei pianeti. I crateri che si formarono in questo modo sono ancora ben visibili sulle superfici di Mercurio, Marte e di quasi tutte le lune di Giove, Saturno, Urano e Nettuno. Anche la superficie terrestre fu martoriata dal grande bombardamento iniziale ma l’azione degli agenti atmosferici ne ha cancellato completamente gli effetti (cioè i crateri). Ovviamente la Luna non fu risparmiata; la stragrande maggioranza dei crateri lunari si formarono in questo periodo.

Alcune centinaia di milioni di anni dopo la fine del grande bombardamento iniziale il calore generato dal decadimento radioattivo di uranio, torio e piombo fuse di nuovo il materiale presente sotto la crosta. La lava così prodotta fuoriuscì attraverso le fratture generate dalle collisioni e inondò i più grandi bacini da impatto; si formarono in questo modo i cosiddetti mari, cioè quelle zone di colore scuro ben visibili ad occhio nudo sulla Luna. I mari costituiscono una delle caratteristiche più importanti della faccia lunare rivolta verso la Terra. Ricordiamo a mo’ di esempio il Mare della Serenità, il Mare delle Piogge, il Mare delle Crisi e l’ormai famosissimo Mare della Tranquillità dove alle ore 4.57 (ora italiana) del 20 luglio 1969 avvenne il primo sbarco umano sulla Luna.

La colorazione dei mari dipende dal colore molto scuro tipico dei magmi mentre la colorazione chiara delle zone circostanti (altopiani) rispecchia il colore più chiaro dei materiali superficiali lunari.

Il contrasto fra mari ed altopiani dà alla faccia visibile della Luna quell’aspetto così familiare che siamo abituati a vedere ogni volta che osserviamo la nostra compagna di viaggio nello spazio e che ha solleticato la fantasia di uomini e donne da epoche immemorabili.

LA FACCIA NASCOSTA

L’aspetto della faccia nascosta della Luna è completamente diverso da quello della faccia visibile.

Sulla faccia nascosta sono praticamente assenti i mari mentre predominano gli altopiani fortemente craterizzati. Le uniche strutture che assomigliano ai mari presenti sulla faccia visibile sono il Mare Moscoviense e il cratere Tsiolkovski, due piccole macchie scure che si stagliano nettamente sullo sfondo della ben più chiara superficie della faccia nascosta.

L’assenza dei mari viene spiegata con il maggior spessore della crosta; sulla faccia visibile lo spessore medio della crosta è di circa 55 chilometri mentre sulla faccia nascosta lo spessore medio è di 67 chilometri. Di conseguenza il magma proveniente dall’interno incontra molte più difficoltà per raggiungere la superficie.
La penuria di mari (e quindi di grandi colate laviche) sulla faccia nascosta della Luna è di grande aiuto per comprendere meglio la struttura interna dei grandi bacini da impatto; infatti sulla faccia visibile i grandi bacini sono stati inondati dal magma che ne ha cancellato per sempre l’interno. Al contrario, sulla faccia nascosta i crateri sono intatti e mostrano tutti i particolari della loro conformazione interna.

La struttura più importante ed imponente presente sulla faccia oscura della Luna è il Grande Bacino dell’Emisfero Nascosto (Big Backside Basin) conosciuto anche con il nome più recente di Bacino Polo Sud Aitken (SPA, dall’inglese South Pole Aitken). Il bacino SPA è una gigantesca depressione di forma circolare che si estende dal Polo Sud fino a lambire il cratere Aitken posizionato sull’equatore; esso è il più grande bacino da impatto di tutto il sistema solare. Il materiale che si sollevò a causa della gigantesca collisione che creò il bacino SPA si sparse per tutta la Luna e contribuì a formare gli altopiani che ricoprono il resto della faccia nascosta.

Un’altra impressionante struttura che si trova proprio sul confine della faccia nascosta della Luna è il Bacino Orientale, un bacino da impatto con quattro anelli concentrici di montagne che lo rendono simile ad un bersaglio o ad un occhio di bue. A volte è possibile osservare le zone più esterne del Bacino Orientale a causa della librazione; la librazione è una piccola oscillazione della Luna che, periodicamente, rende visibili alcune piccole porzioni della faccia nascosta. Le dimensioni del Bacino Orientale sono tali da renderlo chiaramente visibile ad occhio nudo (se si trovasse nel posto giusto); viene quindi da chiedersi come sarebbe stata diversa la storia e l’evoluzione dell’uomo se il Bacino Orientale anziché trovarsi sulla faccia nascosta della Luna si fosse formato sulla faccia visibile. Un gigantesco occhio perennemente puntato in direzione della Terra; roba da fare impallidire tutti gli dei di tutte le antiche mitologie e religioni.

Utilizzando i dati Lunar Reconnaissance Orbiter 

ecco come si vedrebbero le librazioni lunari 

guardando dalla faccia nascosta del nostro satellite.

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