LUNA
La Luna è l'unico
satellite naturale della Terra:
orbita: 384.400 km dalla Terra
diametro: 3.476 km
massa: 7,35e22 kg
La Luna, naturalmente, è
conosciuta fin dai tempi preistorici. È il secondo oggetto più
luminoso nel cielo dopo il Sole. Poiché la Luna orbita intorno
alla Terra con un periodo di circa un mese, l'angolo tra la
Terra, la Luna e il Sole cambia; possiamo vederlo nel ciclo delle
fasi lunari. Il tempo che intercorre tra due lune nuove è di
29,5 giorni (709 ore), leggermente differente dal periodo
orbitale della Luna (misurato rispetto alle stelle), poiché nel
frattempo la Terra percorre una distanza notevole lungo la sua
orbita.
A causa della sua
dimensione e della sua composizione, la Luna è talvolta
classificata come "pianeta" terrestre insieme a
Mercurio, Venere, Terra e Marte.
La Luna venne raggiunta
per la prima volta dalla sonda sovietica Luna 2 nel 1959. Essa è
l'unico corpo extraterrestre ad essere stata visitata dall'uomo.
Il primo atterraggio avvenne il 20 luglio 1969; l'ultimo fu nel
dicembre 1972. La Luna è anche l'unico corpo del quale siano
stati portati sulla Terra dei campioni. Nell'estate del 1994 la
Luna è stata accuratamente mappata dalla piccola sonda
Clementine. Attualmente il Lunar Prospector è in orbita intorno
alla Luna
Le forze gravitazionali
tra la Terra e la Luna sono causa di alcuni interessanti effetti.
Il più manifestato è costituito dalle maree. L'attrazione
gravitazionale lunare è più forte sul lato della Terra più
vicino alla Luna e più debole sul lato opposto. Poiché la
Terra, e in particolare gli oceani, non è perfettamente rigida,
si allunga lungo la linea diretta verso la Luna. Dalla nostra
prospettiva sulla superficie della Terra, vediamo due piccoli
rigonfiamenti, uno nella direzione della Luna e l'altro nella
direzione opposta. L'effetto è molto più evidente nell'acqua
degli oceani che nella crosta solida e perciò i rigonfiamenti
dell'acqua sono maggiori. E poiché la Terra ruota più
velocemente rispetto al movimento della Luna lungo la sua orbita,
i rigonfiamenti ruotano intorno alla Terra circa una volta al
giorno, generando così due alte maree.
Ma la Terra non è
nemmeno completamente fluida. La rotazione della Terra porta i
rigonfiamenti a raggiungere leggermente in anticipo il punto
situato direttamente sotto la Luna. Ciò significa che la forza
tra la Terra e la Luna non è esattamente sulla linea che unisce
i loro centri: questo produce una torsione sulla Terra e una
forza di accelerazione sulla Luna. Da ciò deriva un
trasferimento di energia rotazionale dalla Terra alla Luna, che
rallenta la rotazione terrestre di circa 1,5 millisecondi al
secolo e fa salire la Luna su un'orbita più alta di circa 3,8
centimetri all'anno. (L'effetto opposto accade ai satelliti con
orbite insolite come Phobos e Tritone).
La natura asimmetrica di
questa interazione gravitazionale è anche responsabile del fatto
che la Luna ruota in maniera sincrona, cioè è bloccata in fase
con la sua orbita, cosicché mostra sempre verso la Terra la
medesima faccia. Proprio come adesso la rotazione della Terra
viene rallentata dall'influenza della Luna, così nel remoto
passato la rotazione della Luna è stata rallentata dall'azione
della Terra, ma in questo caso l'effetto è stato molto più
forte. Quando la velocità di rotazione della Luna venne
diminuita al punto da collimare con il suo periodo orbitale, non
ci fu più la torsione fuori del centro e venne dunque raggiunta
una condizione di stabilità. La stessa cosa si è verificata per
la maggior parte degli altri satelliti nel sistema solare. Alla
fine anche la rotazione della Terra sarà rallentata al punto da
coincidere con il periodo lunare, come è avvenuto nel caso di
Plutone e Caronte.
In realtà la Luna sembra
oscillare un poco (a causa della sua orbita leggermente non
circolare), cosicché alcuni gradi della faccia esterna possono
essere visti di tanto in tanto, ma la maggior parte di tale
faccia è rimasta completamente sconosciuta finché la sonda
sovietica Luna 3 la fotografò nel 1959.
La Luna non ha alcuna
atmosfera. Ma qualche traccia rilevata dalla sonda Clementine ha
suggerito che ci possa essere ghiaccio d'acqua in alcuni crateri
profondi vicino al polo sud lunare che sono permanentemente in
ombra. Ciò è stato ora confermato dal Lunar Prospector.
Apparentemente c'è ghiaccio anche al polo nord.
La crosta della Luna ha
uno spessore medio di 68 km e varia dagli 0 km sotto il Mare
Crisium ai 107 km a nord del cratere Korolev, sulla faccia
esterna. Sotto la crosta c'è un mantello e probabilmente un
piccolo (circa 300 km di raggio) nucleo. A differenza del
mantello terrestre, comunque, quello della Luna è solo
parzialmente allo stato fuso. Curiosamente il baricentro della
Luna è spostato rispetto al suo centro geometrico di circa 2 km
nella direzione della Terra. Inoltre, la crosta è più sottile
sul lato rivolto verso la Terra.
Sulla Luna ci sono
fondamentalmente due tipi di terreno: gli altipiani, fortemente
craterizzati e molto antichi, e i mari, relativamente piatti e più
giovani. I mari, che coprono quasi il 16% della superficie della
Luna, sono enormi crateri da impatto che in seguito sono stati
riempiti da lava fusa. La maggior parte della superficie lunare
è ricoperta da regolite, una miscela di polvere fine e di
detriti rocciosi prodotta dagli impatti meteoritici. Per qualche
ragione ignota, i mari sono concentrati sulla faccia rivolta
verso la Terra.
La maggior parte dei
crateri sulla faccia interna hanno ricevuto il nome di personaggi
famosi della storia della scienza, come ad esempio Tycho,
Copernico e Tolomeo. Le formazioni sulla faccia esterna hanno
invece riferimenti più moderni, come Apollo, Gagarin e Korolev
(con una netta preferenza per i Russi, visto che le prime
immagini furono raccolte dalla Luna 3). Polo Sud-Aitken con un
diametro di 2.250 km e una profondità di 12 km è il più grande
bacino da impatto del sistema solare.
Vari campioni rocciosi,
per un totale di 382 kg, sono stati portati sulla Terra dalle
missioni Apollo e Luna. Grazie ed essi la nostra conoscenza della
Luna ha potuto essere più dettagliata: questi campioni sono
particolarmente preziosi per quanto riguarda la datazione. Ancor
oggi, a più di vent'anni dopo l'ultimo atterraggio sulla Luna,
gli scienziati continuano a studiarli.
La maggior parte delle
rocce sulla superficie lunare sembra avere tra i 4,6 e i 3
miliardi di anni. Ciò si raccorda casualmente con le rocce più
antiche della Terra, che raramente superano i 3 miliardi di anni.
Perciò la Luna fornisce delle testimonianze riguardo al primo
periodo del sistema solare che non sono disponibili sulla Terra.
Prima dello studio dei
campioni riportati dalle missioni Apollo, non c'era accordo su
quale fosse l'origine della Luna. C'erano tre teorie principali:
quella del co-accrescimento, la quale affermava che la Luna e la
Terra si sono formate nello stesso periodo dalla Nebulosa Solare;
quella della fissione, la quale sosteneva che la Luna si è
staccata dalla Terra; e quella della cattura, la quale asseriva
che la Luna si è formata altrove e che successivamente è stata
catturata dalla Terra. Nessuna di queste ipotesi funzionava molto
bene. Ma le nuove e più dettagliate informazioni che abbiamo
ottenuto grazie alle rocce lunari hanno condotto alla teoria
dell'impatto: la Terra si è scontrata con un oggetto molto
grande (come Marte o più) e la Luna si è formata dal materiale
eiettato. Ci sono ancora alcuni dettagli da sistemare, ma
attualmente la teoria dell'impatto è ampiamente accettata.
La Luna non ha alcun
campo magnetico. Ma alcune delle sue rocce superficiali mostrano
un magnetismo residuo, il quale indica che potrebbe esserci stato
un campo magnetico globale nella storia antica della Luna.
Priva di atmosfera e di campo magnetico, la superficie della Luna
è esposta direttamente al vento solare. Durante la sua vita di 4
miliardi di anni, molti ioni di idrogeno del vento solare sono
stati assorbiti dalla regolite lunare. I campioni di regolite
riportati dalle missioni Apollo si sono dimostrati molto utili
nello studio del vento solare. Questo idrogeno lunare potrebbe un
giorno essere usato come carburante per razzi.