LCROSS era una missione insolita, in quanto si basava su un impatto per studiare un corpo planetario. Non solo la missione era insolita, ma anche il pennacchio di ejecta prodotto colpendo un lanciarazzi vuoto Centaur nella Luna.
"Un impatto normale con un solido dispositivo di simulazione fa cadere i detriti più che in alto, come un paralume invertito che diventa sempre più largo man mano che si spegne", ha affermato Pete Schultz, della Brown University e un membro del team scientifico LCROSS. "Ma la configurazione di un dispositivo di simulazione vuoto - il booster a razzo vuoto - ha creato un pennacchio che aveva sia un pennacchio ad angolo basso ma, cosa più importante, anche un pennacchio ad angolo alto davvero prominente che ha sparato quasi verso l'alto."
Questo pennacchio alto sollevava abbastanza i detriti da essere illuminato dalla luce solare e poteva essere studiato da un veicolo spaziale.
Anche se il pennacchio non è stato visto dalla Terra, come è stato pubblicizzato prima dell'impatto, è stato visto sia dall'astronave spaziale LCROSS che dall'astronauta Lunar Reconnaissance Orbiter. Usare il Centaur esaurito non era tanto per la progettazione della missione quanto usare ciò che era disponibile. Ma si è rivelata un'ottima scelta.
"Penso che siamo stati abbastanza fortunati", Schultz ha detto a Space Magazine in un'intervista telefonica questa settimana. “Penso a un altro design e potremmo aver ottenuto un risultato molto diverso. Non molti detriti potrebbero essere emersi alla luce del sole e il pennacchio sarebbe stato molto temporaneo. "
Affinché i detriti diventassero abbastanza alti da entrare alla luce del sole, doveva sollevarsi a circa mezzo miglio sopra il fondo del cratere.
"Per metterlo in prospettiva", ha detto Schultz, "abbiamo dovuto gettare detriti due volte più in alto della Sears Tower, l'edificio più alto degli Stati Uniti. Ora la Luna ha meno gravità, quindi se la riportiamo sulla Terra e la confrontiamo, è come provare a lanciare una palla in cima al Monumento di Washington. Quindi c'è molta gravità da superare e si scopre che questo impatto lo ha fatto perché abbiamo usato un dispositivo di simulazione vuoto ”.
Quando il razzo ha colpito e il cratere ha iniziato a formarsi, la superficie lunare è crollata e ha sparato verso l'alto - quasi come un getto - verso la luce del sole, portando con sé i volatili che erano stati intrappolati nella regolazione.
Al fine di capire quale sarebbe stato l'impatto, Schultz e il suo team, che includeva il dottorando Brendan Hermalyn, hanno fatto impatti e modellistica su piccola scala. I loro test sono stati eseguiti solo un paio di mesi prima dell'impatto effettivo e hanno utilizzato piccoli proiettili da mezzo pollice su diverse superfici.
"La maggior parte degli impatti, quando li modelliamo, assumiamo che i dispositivi di simulazione siano solidi", ha affermato Schultz. “Abbiamo fatto esperimenti, con proiettili sia solidi che vuoti, e quando abbiamo usato il proiettile cavo, abbiamo avuto una vera sorpresa. Non solo abbiamo visto i detriti muoversi verso l'esterno, ma anche verso l'alto. "
"Non sapevamo esattamente cosa avremmo visto nell'effettivo impatto di LCROSS, ma i nostri test hanno spiegato molto", ha continuato Schultz, "spiegando perché abbiamo visto quello che abbiamo fatto e perché abbiamo visto il pennacchio per così tanto tempo . Se fosse uscito come un paralume invertito o un imbuto in espansione, i detriti sarebbero saliti e scesi, e probabilmente sarebbero stati fatti in circa 20 secondi. Invece, ha continuato a venire. "
Ma c'erano alcuni momenti attesi. Mentre la navicella spaziale LCROSS si avvicinava alla superficie lunare, Tony Colaprete e il team hanno riadattato le esposizioni sulle telecamere e il team è stato in grado di vedere effettivamente la superficie della Luna negli ultimi secondi prima dell'impatto.
"È stato fantastico", ha detto Schultz. “Ciò significa che siamo riusciti a vedere il cratere, siamo stati in grado di ottenere una stima di quanto fosse grande il cratere, e aveva senso con ciò che le nostre previsioni avevano detto. Ma siamo anche riusciti a vedere i resti di questo pennacchio ad alto angolo che tornava in superficie. Questo deve essere stato sparato quasi nello spazio, e ora stava tornando sulla Luna. L'abbiamo visto come una nuvola molto diffusa e abbiamo visto le parti rimanenti della regolite tornare giù, come una fontana. Per me, quella è stata la parte più eccitante. "
Schultz ha detto che era nervoso durante l'impatto.
"Devo confessare, eravamo su spille e aghi", ha detto, "dato che si trattava di qualcosa di molto più grande degli esperimenti sull'uso di proiettili da mezzo pollice e non sapevamo se si sarebbe ingrandito. Avevamo a che fare con qualcosa che sembrava uno scuolabus senza bambini a bordo che sbatteva contro la Luna e non sapevamo se si sarebbe comportato allo stesso modo dei nostri modelli più piccoli. "
E anche se il pennacchio si è comportato come i modelli, ci sono state molte sorprese - sia nell'impatto che in quello che ora è stato scoperto esistere nel cratere di Cabeus.
"Sapevamo quando stava per colpire la superficie - sappiamo quanto velocemente stavamo andando e dove eravamo sopra la superficie - e si è scoperto che c'era un ritardo prima di vedere il flash e che è stata davvero una sorpresa", Schultz disse. “È stato un ritardo di circa mezzo secondo, quindi è stato necessario circa un terzo di secondo prima che iniziasse a salire e diventare più luminoso. Il tutto è durato sette decimi di secondo prima che iniziasse a diventare luminoso. Questo è il segno distintivo di una superficie soffice. "
Schultz ha affermato di sapere che probabilmente era una superficie "soffice" dagli esperimenti e dai modelli e dai confronti con la missione Deep Impact, di cui era un co-investigatore.
"Una delle prime cose che ci siamo resi conto è che questa non è la tua normale regolità - ciò che pensi di solito per la Luna", ha detto Schultz. “Abbiamo guardato il flash e abbiamo cercato il tipo di spettri che abbiamo visto. Gli spettri hanno le impronte digitali della composizione degli elementi e dei composti. Ci aspettavamo a causa della bassa velocità che in realtà non riuscivamo a vedere molto. Ma invece abbiamo subito subito un paio di colpi, siamo riusciti a vedere un'emissione improvvisa di OH, che è una caratteristica a questa lunghezza d'onda di un sottoprodotto del riscaldamento dell'acqua. Quindi la successiva esposizione di 2 secondi è stata quando le cose hanno iniziato a emergere, gli spettri complessivi sono diventati più luminosi, il che significava che stavamo vedendo più polvere. Ma poi abbiamo visto questo grande picco gigante di sodio, proprio come un faro, una linea di sodio molto luminosa. ”
E poi c'erano altre due linee che erano molto strane. "La migliore associazione che abbiamo trovato è stata l'argento", ha detto Schultz. “È stata una sorpresa. Quindi tutte queste altre linee di emissione hanno iniziato a emergere quando più materiale è entrato nella luce solare. Ciò suggerisce che stavamo gettando la polvere alla luce del sole e che i volatili che erano stati congelati nel tempo, letteralmente, nell'ombra di Cabeus si stavano riscaldando e venissero rilasciati ”.
Alcuni di questi composti includevano non solo acqua e OH, ma anche cose come monossido di carbonio, anidride carbonica e metano, "cose a cui non pensiamo quando parliamo della Luna", ha detto Schultz. “Questi sono composti a cui pensiamo quando pensiamo alle comete, quindi ora siamo nella posizione che forse ciò che stiamo vedendo ai poli è il risultato di una lunga storia di impatti che portano con sé molto di questo tipo di materiale. ” (Leggi la nostra intervista con Tony Colaprete per ulteriori informazioni sui recenti risultati di LCROSS.)
Ma nessuno è sicuro di come la Luna possa trattenere questi volatili e come finiscono nei crateri polari.
Per capirlo, Schultz ha detto che sono necessarie ulteriori missioni sulla Luna.
"Anche se gli astronauti dell'Apollo erano lì, 40 anni dopo stiamo trovando cose che ci stanno facendo scappare la testa da tutte queste nuove informazioni", ha detto Schultz. "Ti mostra, puoi visitare e pensare di conoscere un posto, ma devi tornare indietro e forse anche vivere lì."
Schultz ha affermato che come sperimentatore non si può mai sentirsi compiaciuti, ma vedendo come si è comportato il pennacchio reale proprio come i loro modelli, lui e il suo team sono stati molto felici. “Gli esperimenti consentono alla natura di insegnarti lezioni ed è per questo che sono molto interessanti da fare. Siamo umiliati quasi ogni giorno. "
