Il mistero dell'Oceanus Procellarum svelato dalle sonde della NASA Grail

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Pubblicato Lunedì, 06 Ottobre 2014 07:03

Scritto da Elisabetta Bonora

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Mappa in luce visibile a sinistra, topografica al centro e gravitazionale a destra.
Credit: NASA/GSFC/JPL/Colorado School of Mines/MIT

I dati delle sonde della NASA Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) hanno permesso di risolvere uno dei più antichi misteri lunari.

L'Oceanus Procellarum, o "Oceano delle Tempeste", è mare lunare più vasto sul bordo occidentale del lato visibile della Luna.
Come tutti i mari lunari, si formò da antiche eruzioni vulcaniche basaltiche, che coprirono la regione con uno strato spesso e piatto di magma solidificato. Ma, a differenza degli altri, Oceanus Procellarum non è confinato all'interno di un ben definito bacino da impatto. Così, le prime teorie, che suggerivano un massiccio colpo di un asteroide alle origini della sua formazione, non avevano mai completamente convinto. D'altra parte, se queste ipotesi fossero confermate, l'Oceanus Procellarum sarebbe il più grande bacino da impatto della Luna.

Ora, però, gli scienziati della missione GRAIL sono convinti di aver trovato la prova che il contorno della regione sia in realtà stato disegnato dalla formazione di antiche fosse tettoniche.

La regione Procellarum, che si estende per 1,5 milioni di chilometri quadrati, caratterizza buona parte della superficie del lato visibile della Luna. Ma le sonde GRAIL sono state in grado di vedere sotto il manto scuro vulcanico, rilevando antiche fratture nascoste tra i dati gravitazionali.

Le sonde GRAIL, lanciate l'11 settembre 2011, hanno terminato la loro missione il 17 dicembre 2012 impattando sul suolo lunare. Le due sonde gemelle, Ebb e Flow, sorvolando le aree di maggiore o minore gravità, a seconda degli elementi topografici come montagne o crateri o di masse localizzate sotto la superficie, si avvicinavano o si allontanavano tra loro. Questi segnali sono stati analizzati e decodificati in una mappa dettagliata della gravità lunare.

Maria Zuber, ricercatrice principale della missione GRAIL della NASA presso il Massachusetts Institute of Technology di Cambridge, e colleghi, hanno utilizzato queste informazioni per studiare anche la zone dell'Oceanus Procellarum.

Gli scienziati hanno creato una mappa ad alta risoluzione del bacino, scoprendo che i confini di questo mare non sono circolari ma poligonali, con angoli di 120 gradi, difficili da ricollegare all'impatto di un asteroide.
I ricercatori, piuttosto, esplorando uno scenario alternativo, ritengono che il profilo angolare sia stato prodotto da gigantesche crepe nella crosta lunare, raffreddatesi intorno a pennacchi caldi di materiale in risalita dall'interno della Luna. In pratica, la differenza di temperatura tra il pennacchio di magma e la crosta lunare avrebbe causato una contrazione della superficie, creando delle fratture le quali, a loro volta, avrebbero formato un vero e proprio "sistema idraulico", ossia un insieme di canali per la risalita del magma.

Credit: Kopernik Observatory/NASA/Colorado School of Mines/MIT/JPL/Goddard Space Flight Center

"Il lato vicino della Luna è stato studiato per secoli e tuttavia continua ad offrire sorprese per gli scienziati con gli strumenti giusti", ha sottolineato Zuber.

I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature.

Structure and evolution of the lunar Procellarum region as revealed by GRAIL gravity data [abstract]

The Procellarum region is a broad area on the nearside of the Moon that is characterized by low elevations, thin crust, and high surface concentrations of the heat-producing elements uranium, thorium, and potassium. The region has been interpreted as an ancient impact basin approximately 3,200 kilometres in diameter although supporting evidence at the surface would have been largely obscured as a result of the great antiquity and poor preservation of any diagnostic features. Here we use data from the Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) mission to examine the subsurface structure of Procellarum. The Bouguer gravity anomalies and gravity gradients reveal a pattern of narrow linear anomalies that border Procellarum and are interpreted to be the frozen remnants of lava-filled rifts and the underlying feeder dykes that served as the magma plumbing system for much of the nearside mare volcanism. The discontinuous surface structures that were earlier interpreted as remnants of an impact basin rim are shown in GRAIL data to be a part of this continuous set of border structures in a quasi-rectangular pattern with angular intersections, contrary to the expected circular or elliptical shape of an impact basin. The spatial pattern of magmatic-tectonic structures bounding Procellarum is consistent with their formation in response to thermal stresses produced by the differential cooling of the province relative to its surroundings, coupled with magmatic activity driven by the greater-than-average heat flux in the region.

Credit: NASA/Colorado School of Mines/MIT/JPL/Goddard Space Flight Center

Per verificare le ipotesi, i ricercatori hanno creato un modello del segnale gravitazionale della regione basato sulle intrusioni di magma. I risultati della simulazione hanno confermato i dati GRAIL, sostenendo l'idea che Procellarum sia nato da un pennacchio di magma piuttosto che dall'impatto di un asteroide.

Questo studio apre la strada anche a nuove interpretazioni per altri mondi del nostro Sistema Solare: il modello di strutture rettangolari della Luna potrebbe infatti ricordare il polo sud di Encelado, la luna di Saturno, dominato dalle "tiger stripes", dove potrebbero essersi verificati processi analoghi.