Yutu aiuta a scrivere la storia della Luna

Il territorio esaminato non è sconosciuto. L' Apollo 15 atterrò nel Mare Imbrium orientale nell'agosto del 1971 ma la storia raccontata dai campioni riportati sulla Terra non sembra coincidere perfettamente con le ultime analisi della missione cinese.

Ad esempio, analizzando i dati inviati dal piccolo rover, gli scienziati ritengono che il grande evento vulcanico avvenuto nella Baia degli Arcobaleni risalga a circa 2,5 miliardi di anni fa mentre finora è stata convinzione comune che la Luna avesse vissuto un'attività geologica scarsa dai 3,1 miliardi di anni a questa parte. Si ritiene, infatti, che i bacini lunari si formarono circa 3,9 miliardi di anni fa probabilmente durante l'Intenso Bombardamento Tardivo (noto anche come LHB, dall'inglese Late Heavy Bombardment): le eruzioni prodotte formarono strati accatasti di basalto che, ora, potrebbero nascondere la vera storia del nostro satellite.

"[Yutu] è come un anziano sulla sedia a rotelle, che può improvvisamente correre di nuovo", ha detto Lin Yangting, ricercatore presso l'Institute of Geology and Geophysics della Chinese Academy of Sciences (CAS).

Il CAS ha assegnato cinque gruppi interdisciplinari per studiare i dati raccolti. Lin conduce una delle squadre e le sue conclusioni sono state pubblicati sull'ultimo numero della rivista Proceedings of the National Academy of Sciences.

Volcanic history of the Imbrium basin: A close-up view from the lunar rover Yutu[abstract]

After the Apollo and Luna missions, which were flown about 40 years ago, the Moon was explored only from orbit. In addition, no samples were returned from the young and high-FeO and TiO₂ mare basalt in the northern Imbrium basin. Such samples are important to understand the formation and evolution of the Procellarum KREEP [potassium (K), rare earth elements (REE), and phosphorus (P)] terrain, a key terrain highly enriched in radioactive nuclides. The Chang'e-3 mission carried out the first in situ analyses of chemical and mineral compositions of the lunar soil and ground-based measurements of the lunar regolith and the underlying basalt units at this specific site. The lunar regolith layer recorded the surface processes of the Moon, whereas the basalt units recorded the volcanic eruption history.

Il radar di bordo di Yutu ( LPR - Lunar Penetrating Radar) aveva scandagliato il suolo fino a 400 metri sotto la superficie ed un primo report era stato pubblicato nel mese di marzo.

I dati LPR hanno indicato tre strati di basalto spessi rispettivamente, dal più profondo al più superficiale, 195 metri, 30 metri e 130 metri.
"Questo dimostra che lo strato più alto è abbastanza spesso", ha detto Lin.
Le immagini satellitari hanno confermato che lo strato superiore su cui Yutu è atterrato, è piuttosto vasto e risale a 2,5 miliardi di anni fa.
"Per la Luna, a 2,5 miliardi di anni fa sono stati gli ultimi anni in termini di attività geologica, ma i fatti dimostrano che una grande quantità di lava basaltica deve essere scoppiata in quel momento", ha aggiunto.

Utilizzando sempre il LPR, Yutu ha effettuato anche la prima misurazione in-situ dello spessore della regolite lunare, trovando che è piuttosto irregolare con una profondità variabile tra i 2,3-5,4 metri.
Mentre lo spessore del suolo lunare era stato finora stimato in 2 - 4 metri per i mari e fino a 8 - 16 metri per i rilievi, gli autori fanno notare che lo spessore dello strato di regolite nel sito di atterraggio può essere considerato il minimo della superficie globale, dato che parliamo di una zona relativamente giovane.
"Il dato è significativamente più profondo di quello che ci si aspetterebbe per un giovane mare", ha detto Lin.
La lettura di 5,4 metri è stata più alta del previsto: "Un spesso strato regolite lunare dovuto al materiale espulso dai depositi di un cratere vicino è improbabile, perché nessuna modifica significativa si può osservare sulla superficie dalle immagini ad alta risoluzione scattate dalla fotocamera di discesa.... I nostri risultati LPR mostrano che lo spessore dello strato di regolite lunare globale è stato sottovalutato negli studi precedenti".

Un altro importante risultato del team riguarda il KREEP, una speciale componente geochimico della Luna.
" KREEP" è un acronimo: potassio (K), elementi delle terre rare (REE) e fosforo (P).
Gli scienziati ritengono sia legato alle origini ed alla storia antica della Luna.
La presenza di questi materiali è indicata da elevate concentrazioni di radionuclidi di uranio, torio e potassio, un terreno considerato l'ultima fusione residua dell'oceano di magma lunare (Lunar Magma Ocean - LMO).

Una teoria comunemente accettata è che un oggetto roccioso delle dimensioni di Marte colpì la Terra circa 4,5 miliardi di anni fa. Questa collisione gettò una grande quantità materiale fuso e vapore in orbita attorno al nostro pianeta dal quale si formò la Luna.

Data l'energia generata da una tale collisione, si ritiene che gran parte della Luna deve essere stata liquefatta in origine, ricoperta da un oceano di magma. Minerali quali olivina e pirosseno sarebbero precipitati ed andati a formare il mantello. Invece, l'anortosite, una roccia magmatica intrusiva composta principalmente da plagioclasio, galleggiava a causa della sua bassa densità, formando la crosta solida. Gli altri elementi si sarebbero progressivamente concentrati nel magma residuo e così si è formato un "KREEP" tra la crosta e il mantello.

Lin ha dichiarato che dati rilevati da Yutu mostrano che il basalto sotto il rover contiene da 10 a 20 per cento di KREEP:
"Pensiamo che le sostanze siano state aggiunte al basalto quando la lava ha attraversato gli strati ricchi di KREEP durante le eruzioni vulcaniche".
La scoperta sembra essere nuova conferma per l'ipotesi di un oceano di magma lunare.

Inoltre, dopo i primi due mesi sulla Luna, Yutu ha effettuato un paio di analisi con la spettroscopia a raggi X rilevando la composizione chimica del suolo lunare, con evidenti picchi di magnesio, alluminio, silicio, calcio, titanio, potassio, cromo, ferro, stronzio e zirconio. Ha inoltre identificato l'ittrio e il niobio.
Le due analisi sono state effettuate in luoghi separati ma hanno prodotto risultati quasi identici.

Sito di atterraggio della missione cinese Chang'E 3. Nella mappa sono indicati due diversi tipi di crateri A e B; i punti di contatto APXS (LS1-LS2) e VNIS (CD5-CD8); le posizioni di analisi e punti di navigazione rover.
Credit: (c) PNAS 2015; doi:10.1073/pnas.1503082112

L'Apollo 15 atterrò su un'antica superficie di basalto con basse concentrazioni di TiO2 (biossido di titanio), mentre la missione Chang'E 3 ha trovato un terreno più giovane, con elevate concentrazioni di Ti (titanio) e ciò indica probabilmente che si è in presenza di due diversi tipi di basalto.

La composizione chimica unica del bacino suggerisce un paio di possibilità.
I ricercatori scrivono: "Uno scenario è che il basalto sia derivato dalla parziale fusione di serbatoi nel mantello ricchi di ilmenite, un minerale di ferro e titanio, e quindi sia stato contaminato dal residuo KREEP successivamente sotto la crosta di anortosite come questa risaliva in superficie. In alternativa, il basalto si sarebbe formato tramite parziale fusione di un serbatoio del mantello che si era mescolato con dense rocce KREEP ricche di ilmenite".

Lo spettrometro ad infrarosso di Yutu ha ottenuto quattro spettri piuttosto simili ai risultati dell'Apollo 15. La composizione minerale del Mare Imbrium è quindi abbastanza omogenea ma con concentrazioni maggiori di ossido di ferro (FeO) e biossido di titanio (TiO2) ed inferiori di ossido di alluminio (Al2O) rispetto ai campioni raccolti dagli Stati Uniti e l'Unione Sovietica. Secondo Lin, questi risultati suggeriscono un nuovo tipo di basalto sotto a Yutu non ancora campionato.

Lin ritiene che questi risultati aiuteranno a comprendere anche la nostra storia:
"La Terra e la Luna condividono esperienze simili nelle loro origini. La storia antica della Terra, che è stato cancellata dalla frequente attività geologica, può essere studiata sulla Luna".

Riferimenti: -
http://english.cas.cn/newsroom/news/201504/t20150415_146387.shtml- http://phys.org/news/2015-04-immobilized-yutu-rover-valuable-lunar.html