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