I vortici chiari sparsi in alcune regioni sulla superficie della Luna potrebbero essere stati creati dagli impatti cometari negli ultimi 100 milioni di anni.
In un articolo pubblicato sulla rivista Icarus, i ricercatori della Brown University descrivono il loro lavoro, basato su modelli computerizzati per simulare le collisioni sul suolo lunare.
Cometary impact effects at the Moon: Implications for lunar swirl formation [abstract]
Relatively recent cometary impacts at the Moon could leave unique traces of their origins: high impact velocities and volatile abundances, combined with the presence of a dust- and ice-laden coma, may thermally and mechanically process the lunar surface in ways distinct from the impact of an asteroid. Here we analytically and numerically assess the consequences of a cometary impact at the Moon by considering the combined effects of a collision by the nucleus and inner coma. Our results show that cometary impacts entrain the finest fraction of lunar soil grains (<10 μm) over regional scales (∼100-1000 km), produce large masses of vaporized material, and likely generate transient magnetic fields that could exceed the Earth's surface field strength by a factor of 104104. This combination of processes is consistent with a mechanism to generate lunar swirls: the diffuse, meandering disturbances in brightness and regolith texture that curl across much of the lunar far-side and are also commonly (but not exclusively) associated with magnetic anomalies. Previous observations of swirl features indicate that bright regions also possess a peculiar, altered regolith structure, which can be produced by the removal of fine soil grains. Regional scouring by an impacting comet explains both the structure and albedo variations: large dynamic pressures entrain the smallest grains within a near-surface flow of dusty plasma, disrupting the backscattering, "fairy-castle" structure of lunar soils in equilibrium with the airless environment. The resulting surface is brightened by compaction of the previously open, porous macrostructure. Darker lanes observed within swirl regions are interpreted as possible melt and/or vapor deposits. Finally, the intense magnetic fields generated during high-speed cometary impacts provide an explanation for correlations between swirl locations and magnetic anomalies.
Questi strani disegni sono stati per anni oggetto di dibattito: ciuffi chiari e striature vorticose che a volte si estendono per migliaia di chilometri sulla superficie del nostro satellite. La maggior parte si trovano sul lato nascosto della Luna ma il famoso vortice " Reiner Gamma" può essere visto puntando il telescopio nell'angolo sud-ovest del disco lunare, verso l'Oceanus Procellarum.
A prima vista, tali caratteristiche non sembrano correlate con i grandi crateri da impatto o con qualsiasi altra topografia: "sembra semplicemente che qualcuno abbia dipinto la superficie", ha detto Peter Schultz, geologo planetario presso la Brown University, co-autore dello studio insieme al suo ex studente, Megan Bruck-Syal, ora ricercatore presso il Lawrence Livermore National Laboratory.
Nel 1970, gli scienziati scoprirono che molti dei vortici sono associati ad anomalie del campo magnetico della crosta lunare. Tale dettaglio faceva ipotizzare che le rocce sotto la superficie, in quei punti, contenessero un magnetismo residuo risalente alle prime fasi di vita della Luna, campi magnetici locali in grado di deviare l'assalto del vento solare, ritenuto responsabile di scurire il nostro satellite. I vortici, quindi, potevano essere zone più chiare, rispetto al suolo circostante, protette da quei schermi magnetici.
Ma Schultz aveva un'idea diversa sull'origine dei vortici, nata dall'analisi delle zone di atterraggio delle missioni del programma Apollo.
"Notai che tutta l'area intorno ai moduli lunari era liscia a luminosa, spazzata dal gas espulso dei motori", ha detto, "e questo è quello che mi ha iniziato a far pensare che le comete con i loro impatti, potessero produrre un risultato analogo".
Schultz ritiene che quando le piccole comete impattano sulla superficie lunare, la loro chioma, composta appunto di gas un po' come quelli prodotti dai motori dei moduli lunari, riesca a scalzare la regolite smossa in superficie, disegnando i vortici luminosi.
Schultz aveva avanzato la sua teoria già nel 1980, con una pubblicazione sulla rivista Nature. Ora, grazie alle simulazioni al computer, lo studio sulle dinamiche degli impatto è notevolmente migliorato ed i nuovi modelli mostrano che la collisione di una cometa ed il suo nucleo ghiacciato può davvero ripulire la superficie per svariati chilometri. I vortici creati dai gas spiegherebbero il tortuoso e sinuoso aspetto di questi disegni lunari.
A loro volta, gli impatti cometari potrebbero spiegare anche la presenza di anomalie magnetiche in prossimità dei vortici.
In base alle simulazioni, lo schianto è in grado di sciogliere alcune minuscole particelle in prossimità della superficie. Quando quelle ricche di ferro si fondono e poi si raffreddano, registrano la presenza di un campo magnetico: "le comete portano con loro un campo magnetico creato dal flusso di particelle cariche che interagiscono con il vento solare", ha spiegato Schultz. "Quando il gas si scontra con la superficie lunare, il campo magnetico cometario viene amplificato e registrato nelle piccole particelle che si raffreddano".
"Tutto quello che mostrano le simulazioni di impatti cometari è coerente con i vortici che vediamo sulla Luna. Pensiamo, perciò, che questo processo possa fornire una valida spiegazione ma potrebbero essere necessarie nuove missioni lunari per risolvere del tutto il dibattito", ha concluso Schultz.
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