Le maree solide della Luna viste dallo spazio

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Credit: NASA's Goddard Space Flight Center

Combinando le osservazioni di due missioni della NASA, gli scienziati hanno osservato come cambia la forma della Luna sotto l'influenza gravitazionale terrestre.

I dati arrivano dalla sonda Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), che sta studiando il nostro satellite dal 2009 e, dalle sonde gemelle NASA Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL), il cui lavoro si è concluso il 17 dicembre 2012.
Queste due missioni hanno permesso di ottenere dati globali sulla luna, piuttosto che misurazioni parziali limitate al aolo lato visibile da Terra.

"La deformazione della Luna a causa della trazione della Terra è molto difficile da misurare ma ci dà indizi circa l'interno della Luna", ha affermato Erwan Mazarico, scienziato del Massachusetts Institute of Technology di Cambridge, che lavora presso il NASA Goddard Space Flight Center di Greenbelt, nel Maryland.

Il braccio di ferro gravitazionale con la Terra rende la Luna asimmetrica, anche se alla fine finiscono per influenzarsi a vicenda, assomigliando a due uova con le estremità rivolte una verso l'altra.

Sulla Terra, la tensione esercitata dalla Luna, ha un effetto particolarmente evidente sugli oceani dove l'acqua si muove liberamente. Una forza nota per far aumentare e diminuire il livello dei mari quotidianamente.
Ma anche la Terra fa sentire i suoi effetti sulla Luna, creando maree "solide".
Sulla Luna non ci sono grandi masse liquide come sul nostro pianeta ma l'effetto che si crea riesce ad avere abbastanza forza per sollevare un rigonfiamento di 51 centimetri sul lato più vicino della Luna e su quello opposto.

Anche se la Luna affaccia sempre lo stesso lato verso la Terra, la sua posizione, e quella del rigonfiamento, non è immobile ma si sposta di qualche centimetro nel tempo, a causa dell'inclinazione e dell'orbita della Luna che generano un fenomeno noto come librazione, lo stesso, che nel tempo, ci consente di sbirciare un po' oltre il bordo e vedere più del 50% della superficie lunare dal nostro pianeta. Così, anche dal punto di vista della Luna, la Terra non è statica ma si muove all'interno di una piccola porzione di cielo.

"Se nulla cambiasse sulla Luna, se non ci fosse la marea del corpo lunare o se la sua marea fosse completamente statica, allora ogni volta che scienziati hanno misurato l'altezza della superficie in una posizione particolare, avrebbero avuto lo stesso valore", spiega Mike Barker, scienziato della Sigma Space Corporation presso il Goddard, co-autore del nuovo studio, pubblicato online sulla rivista Geophysical Research Letters.

Detection of the lunar body tide by the Lunar Orbiter Laser Altimeter [abstract]

The Lunar Orbiter Laser Altimeter instrument onboard the Lunar Reconnaissance Orbiter spacecraft collected more than 5 billion measurements in the nominal 50 km orbit over ~10,000 orbits. The data precision, geodetic accuracy, and spatial distribution enable two-dimensional crossovers to be used to infer relative radial position corrections between tracks to better than ~1 m. We use nearly 500,000 altimetric crossovers to separate remaining high-frequency spacecraft trajectory errors from the periodic radial surface tidal deformation. The unusual sampling of the lunar body tide from polar lunar orbit limits the size of the typical differential signal expected at ground track intersections to ~10 cm. Nevertheless, we reliably detect the topographic tidal signal and estimate the associated Love number h2 to be 0.0371 ± 0.0033, which is consistent with but lower than recent results from lunar laser ranging.

Questa non è la prima volta in cui sono state effettuate tali misurazioni ma le precedenti erano state condotte tutte da Terra.

Per verificare la firma delle maree, gli scienziati hanno usato i dati del Lunar Orbiter Laser Altimeter (LOLA) a bordo della sonda LRO, che sta mappando la topografia lunare.
Il team ha scelto come punti di riferimento, zone che la navicella ha sorvolato per più di una volta ed ogni volta con una traiettoria diversa.
Sono stati selezionati oltre 350.000 target, coprendo zone sul lato vicino ed opposto della Luna.

"Questo studio fornisce una misura più diretta delle maree del corpo lunare e una copertura molto più completa di quanto sia mai stato raggiunto prima" ha detto John Keller, scienziato del progetto LRO presso il Goddard.

La buona notizia è che i nuovi risultati sono coerenti con le misurazioni precedenti, nonostante fossero meno accurate, così come la rigidità complessiva della Luna, nota come h₂, o numero di Love, un parametro che misura la rigidità di un corpo planetario e la suscettibilità a cambiare la sua forma in risposta ad una potenziale marea.

"Questa ricerca mostra la potenza delle due missioni. L'estrazione dei dati di marea da LOLA sarebbe stato impossibile senza il modello gravitazionale della Luna fornito dalla missione GRAIL ", ha sottolineato David Smith, ricercatore principale per LOLA di LRO e per la missione GRAIL.