Le origini

Gli allunaggi degli astronauti americani delle missioni Apollo e le esplorazioni delle sonde automatiche sovietiche rappresentano una tappa fondamentale nei programmi scientifici che in questi ultimi decenni hanno cercato di chiarire L'origine e L'evoluzione geologica del satellite della Terra. Anche se fin dalla preistoria L'uomo ha osservato con attenzione e precisione crescente la Luna sino a riconoscerne con esattezza i moti di rotazione e rivoluzione e le variazioni di forma apparenti provocate dalle diverse angolazioni di incidenza della luce solare, solo L'osservazione telescopica e riuscita a gettare le prime basi di una corretta analisi di questo corpo celeste. IL basso potere risolutivo dei primi strumenti aveva indotto gli astronomi a ritenere che le zone scure del disco fossero dovute a larghe distese coperte da acqua, e di qui il nome latino di mare o maria. Anche le zone scure di dimensioni più ridotte vennero correntemente classificate coi corrispondenti latini di baia, lago e palude. Lo stadio attuale delle conoscenze lunari consente di tracciare una cronologia geologica del satellite oggettivamente attendibile. Ancora oggi pero esiste un notevole margine di discussione sul problema dell'origine della Luna. Una delle ipotesi ritiene che la Luna abbia fatto parte della Terra stessa, dalla quale a un certo momento si sarebbe staccata. Questa teoria della fissione considera l'oceano Pacifico come una possibile cicatrice lasciata da questo processo di separazione. Una seconda teoria ipotizza invece la cattura del "pianeta" Luna da parte del campo gravitazionale terrestre. La terza, a sua volta, prevede invece un processo di accrezione da parte di un complesso di corpi minori che precedentemente orbitavano attorno alla Terra. Un dato comunque sembra abbastanza certo, e cioè che la Terra e la Luna provengono da una stessa regione di formazione del nascente Sistema Solare. Se quindi questo dato e corretto, e le analisi sulla composizione isotopica dei campioni lunari e su quella delle rocce terrestri lo confermano, si deve attualmente escludere almeno la teoria che ipotizza la cattura della Luna da parte della Terra dopo che la prima si era formata in una località lontana rispetto alla Terra stessa. Non essendo molto probabile per ragioni di carattere dinamico che la Luna sia un pezzo di Terra staccatosi dal pianeta-madre, il modello maggiormente plausibile sembra essere quello che prevede l'aggregazione della Luna da materiale diverso in orbita terrestre. Riguardo al problema della provenienza di questo materiale, esso sarebbe il frutto di un processo di condensazione avvenuto anteriormente alla cattura da parte del campo gravitazionale della Terra. Successivamente al periodo di formazione della Luna il processo che ha caratterizzato il differenziarsi della sua struttura interna cosi come l'evolversi della sua superficie può essere riassunto in sei stadi fondamentali, e cioe: a) l'origine del satellite; b) la separazio ne della crosta iniziale; c) una fase iniziale di vulcanesimo; d) un periodo di intenso bombardamento da parte di pianetini infinitesimali; e) una fase ulteriore di vulcanesimo; f) uno stadio finale relativamente quiescente. Da un punto di vista cronologico questi processi sarebbero iniziati rispettivamente il pri mo dai 4,7 ai 4,6 miliardi di anni fa, il secondo, il terzo e il quarto dai 4,6 ai 3,7 miliardi, il quinto dai 3,7 ai 3,2, e l'ultimo dai 3,2 al giorno d'oggi. Le rocce rinvenute dalle sonde automatiche e dagli astronauti sulla Luna, nonché una dettagliata analisi fotografica della superficie del satellite sono stati alla base della creazione di questo schema evolutivo nel quale sono confluite poi misure geofisiche registrate da strumenti diversi di analisi, alcuni dei quali usati direttamente sulla superficie del satellite o lasciati sulla stessa in funzionamento automatico. Il quadro attuale che se ne ricava evidenzia un corpo freddo e rigido fino a una profondità di circa 1 000 km, ma con possibili condizioni di pressione e di temperatura adatte alla generazione di magmi a profondità maggiori. L'osservazione dalla Terra di fenomeni superficiali transitori, quali repentini cambiamenti del colore di alcune aree, e gli eventi registrati dagli strumenti direttamente sulla Luna depongono a favore dell'esistenza di episodi occasionali di vulcanesimo, prevalentemente gassoso. Sono poi possibili deboli terremoti, in corrispondenza al perigeo dell'orbita della Luna, innescati dal campo gravitazionale della Terra.

Caratteristiche della Luna:

Distanza media dalla Terra 384.000 km Distanza minima dalla Terra 356.000 km Distanza massima dalla Terra 406.000 km Inclinazione dell'orbita 5° 9' Raggio medio 1.738 km Densità media 3,34 g/cm3 Volume 2,2X1010km3 Temperatura superficie minima -171°C (equatore) -203°C (poli) Temperatura superficie massima 117°C Periodo di rotazione assiale 27,3 giorni Periodo di rivoluzione siderale 27,3 giorni Periodo di rivoluzione sinodico 29,5 giorni

Caratteristiche morfologiche

Le caratteristiche morfologiche fondamentali della Luna vennero osservate per la prima volta nel 1609 da Galileo. Esse possono, in prima approssimazione, essere suddivise in tre categorie: i mari, gli altopiani e i crateri. I mari rappresentano le regioni più recenti della Luna e sono costituiti da basalti simili a quelli costituenti il fondo dei bacini oceanici della Terra. Essi rappresentano il frutto di gigantesche eruzioni che hanno ricoperto estese regioni della superficie lunare e solidificando hanno dato luogo a quelle superfici scure della Luna visibili anche ad occhio nudo. L'esplorazione di dettaglio del suolo lunare ha evidenziato la loro superficie, che risulta butterata da numerosissimi crateri di dimensioni molto ridotte, a testimonianza che le meteoriti relativamente piccole abbondano ancora nello spazio interplanetario. L'analisi delle traiettorie dei veicoli posti in orbita attorno al satellite ha mostrato come questi subiscano delle perturbazioni associate ad anomalie positive del campo gravitazionale lunare, in corrispondenza dei mari lunari ad andamento circolare quali i Mari lmbrium Orientale, Serenitatis, Humorum, Nectaris e Crisium. Questo fatto porta a concludere che sotto i mari giacciono concentrazioni di materiale ad elevata densità, i cosiddetti Mascons (dall'inglese mass concentrations), La cui origine é tuttora controversa anche se più ritengono che questo tipo di anomalie sia di origine isostatica e sia strettamente collegato alla genesi vulcanica dei mari stessi. Resta però da spiegare come mai in altri bacini, quali il Tranquillitatis e l'Oceanus Procellarum, manchino queste anomalie. Gli altopiani sono invece le regioni più antiche della Luna e sono costituiti dalle rocce formatesi per il raffreddamento e la differenziazione della massa fusa, che in origine doveva costituire la parte superficiale della Luna. Da punto di vista cronologico la loro età è superiore ai 3,5 miliardi di anni. Sono caratterizzati dalla presenza di grandi catene montuose indicate con nomi analoghi a quelli terrestri quali Alpi, Appennini, Caucaso ecc. Alcune delle vette di queste catene raggiungono quote considerevoli, come i 7 500 m de monti Doerfel, nella zona del polo sud lunare e i 5 500 degli Appennini, che si trovano a lato meridionale del Mare lmbrium. Esistono anche alcune cime isolate, quali ad esempio monti Piton e Pico. Gli elementi però di maggiore spicco nella frastagliata morfologia lunare sono i crateri grandi e piccoli, che ne incidono la superficie e le cui dimensioni variano dai 900 km circa del Mare Orientalis a valori imposti dal limite di risoluzione degli obiettivi utilizzati dagli astronauti nelle riprese fotografiche del suolo lunare. Diverse ne tempo e nel contenuto sono state le teorie sull'origine di questi crateri, ma attualmente esse vengono raggruppate seguendo due filoni principali e cioè la formazione in seguito ad attività vulcanica oppure in seguito ad impatti di tipo meteoritico. L'analisi dei reperti lunari ha dimostrato che fenomeni da impatto sono un denominatore comune per tutta la superficie lunare, dove crateri più recenti hanno obliterato almeno in parte le pareti dei più antichi. Il fondo dei crateri più vecchi appare talvolta liscio e colmato probabilmente da materiale lavico. Crateri più recenti presentano pareti meglio definite, con versanti a pendenza abbastanza uniforme, in alcuni casi degradanti come a terrazze. Al loro interno compaiono talvolta picchi centrali isolati, soprattutto nei crateri con un diametro superiore ai 40 km. Oltre però alla natura meteoritica di molti crateri della Luna, la storia geologica della Luna stessa affida un ruolo cospicuo all'attività vulcanica. lì problema di distinguere un cratere di impatto da uno di origine vulcanica è molto complesso, in quanto le apparenze possono essere molto simili e talvolta i due tipi possono comparire associati in modo non sistematico in zone contigue o addirittura nella stessa area. Un ulteriore elemento di complicazione è associato al fatto che gli impatti possono rappresentare il punto di partenza di un periodo di attività vulcanica. Anche se le prove di questa attività vulcanica possono essere rinvenute quasi ovunque sulla Luna, esiste un profondo disaccordo su alcuni eventi specifici e solo il programma Apollo ha contribuito almeno in parte a risolvere alcuni di questi problemi. In particolare, i monti di Rumker, nella parte settentrionale dell'Oceanus Procellarum, sono ritenuti oggi un altopiano dovuto alla sovrapposizione di successive colate laviche. Possibili colate appaiono poi sugli orli interni ed esterni di alcuni crateri, a volte associate, come nel caso del cratere di Keplero, a possibili coltri di materiale piroclastico. Un ulteriore gruppo di caratteristiche vulcaniche è associato alla presenza di meandri e valli sinuose sulla superficie lunare; alcuni scienziati ritengono che siano strutture prodotte dallo scorrere della lava stessa oppure, nel caso di andamenti più marcatamente a zig-zag, che siano connessi con fratture da raffreddamento dei prodotti magmatici.

Terra e Luna

Il sistema costituito dalla Terra e dalla Luna può apparire, a un osservatore posto nello spazio, simile più a un pianeta doppio che a un pianeta con un solo satellite. Infatti, anche se altri pianeti del Sistema Solare sono dotati di satelliti, questi ultimi hanno solitamente dimensioni estremamente ridotte se confrontate con quelle del loro pianeta. Questo però non avviene nel caso della Luna: intatti, con un volume pari a 1/50 di quello terrestre e una massa pari a 1/81 della Terra, essa presenta valori relativi superiori a quelli degli altri satelliti del Sistema Solare quando vengono confrontati coi rispettivi pianeti, e a questi dati si aggiunga il fatto che il diametro della Terra è solo circa quattro volte superiore a quello lunare. Malgrado queste caratteristiche e la relativa vicinanza dei due corpi celesti (384 000 km), il carattere dinamico della Terra e della sua storia geologica contrasta fortemente con il quadro del suo satellite quale risulta sia all'analisi telescopica che all'esplorazione spaziale condotta direttamente sul posto. Quasi tutte le profonde differenze osservabili attualmente debbono la loro origine a due cause fondamentali, e cioè la mancanza assoluta di acqua nelle distese lunari e un livello energetico inferiore manifestato dalla Luna nel corso di quasi tutta la sua storia passata. Questo concorso di eventi ha fattosi che sulla superficie del satellite non sia possibile riscontrare traccia di bacini sedimentari di tipo geosinclinalico nè delle conseguenti catene montuose di tipo terrestre. Mancano inoltre tutti quegli elementi associati a una tettonica a zolle che invece sono una caratteristica essenziale e facilmente percettibile sulla Terra. Malgrado poi il vulcanesimo abbia svolto un ruolo notevole nella formazione della superficie lunare, lo stato attuale della superficie stessa rappresenta la risultante di un intenso bombardamento di tipo meteoritico e quindi di un fenomeno di origine esterna alla Luna in contrasto con il modellamento continuo della superficie terrestre dovuto all'esistenza di forze endogene ed esogene. I dati dei più recenti studi starebbero a dimostrare che la Luna si sta allontanando dalla Terra di circa tre centimetri all'anno. Procedendo a ritroso nel tempo si è portati a ritenere che questo satellite possa una volta essere stato molto più prossimo alla Terra.. La minima distanza possibile raggiunta, mantenendo per la Terra e la Luna le masse attuali, non ha potuto essere inferiore a circa 18.000 km, ovvero a 2,9 raggi terrestri. Questo valore rappresenta per la Luna una distanza critica detta "limite di Poche". Infatti, ogni sistema composto da un pianeta e dal relativo satellite ha una distanza critica, governata dalle relative masse, che è in rapporto ai valori delle forze di attrazione gravitazionale che si instaurano mutualmente tra due corpi. Per distanze reciproche inferiori a questo valore l'attrazione gravitazionale esercitata dal pianeta avrebbe prodotto la disintegrazione del suo satellite. Dal punto di vista geologico e geofisico la Luna ha perso da tempi lontanissimi la possibilità di essere considerata un membro "in attività" all'interno del Sistema Solare. Questa drastica conclusione trae fondamento dai bassi valori della sua attività sismica e dal fatto di non avere potuto reperire rocce in superficie che avessero un'età inferiore ai 3 miliardi di anni. Nondimeno, questo corpo esercita a sua volta un'attrazione gravitazionale sulla Terra che dà origine a forze di marea che interessano sia gli oceani che la crosta solida e l'atmosfera. Le maree che interessano le masse d'acqua sono fenomeni appariscenti conosciuti da tutti. Ad una osservazione attenta si riscontrano due massimi di marea uguali durante ogni rotazione del pianeta, dovuti alla forza centrifuga risultante da questa rotazione unitamente alla differenza di forza gravitazionale esercitata dal satellite sul pianeta stesso. Tutte le forze di marea danno luogo sulla Terra a una notevole dissipazione di energia dovuta all'insorgere di forze di attrito che provocano un rallentamento nel pianeta primario. Come conseguenza di ciò, secondo le leggi della meccanica celeste, il satellite accelera il suo moto e si allontana sempre più dalla Terra. Anche se il valore di questo allontanamento, che come si è detto in precedenza è di circa 3 cm all'anno, non sembra molto rilevante, il suo accumulo nel corso dei secoli ha condotto a percepire notevoli discrepanze nell'ubicazione delle località previste come sedi di una eclisse totale rispetto a quelle dove realmente si sono verificate. Esistono poi ulteriori prove a sostegno di un differente periodo di rotazione della Terra nel corso delle ere geologiche, fornite per esempio dalla velocità annuale di accrescimento dei coralli, i quali mostrano un numero di anelli di accrescimento annuale attualmente inferiore a quello che possedevano milioni di anni fa. L'estrapolazione di questi dati porterebbe però a valori tali per cui all'incirca un miliardo di anni fa la Luna e la Terra dovevano essere quasi a contatto tra di loro. Essendo questo fatto materialmente impossibile bisogna ipotizzare che un qualche evento plausibile abbia potuto contribuire a ridurre le forze di attrito sviluppate in conseguenza dei moti di marea. Una ragionevole spiegazione della diminuzione dei valori di attrito connessi, ad esempio, con le maree oceaniche può essere ritrovata nell'ipotesi della deriva dei continenti. In questo quadro infatti, postulando che le masse continentali si trovassero una volta in una posizione diversa da quella odierna e praticamente a contatto, l'estensione delle piattaforme continentali connesse col perimetro dei continenti stessi doveva essere inferiore a quella attuale. Dato che l'intensità massima dell'attrito si esplica in zone relativamente poco profonde, e cioè appunto ne fondali sottomarini posti in prossimità delle terre emerse, la forza di attrito risultante doveva presentare valori inferiori a quelli che vengono stimati esistere al giorno d'oggi.

Esplorazione

La Luna, a causa della sua vicinanza alla Terra, oltre a essere stata oggetto di ripetute e continue analisi telescopiche in questi ultimi secoli, è stata anche il corpo celeste verso il quale si è per primo indirizzato l'interesse delle esplorazioni spaziali, sia mediante sonde automatiche sia con navicelle munite di equipaggio. Già agli albori dell'era spaziale, nel 1959, la sonda sovietica Luna 3 aveva fornito le prime immagini della faccia nascosta della Luna. Il Ranger 7 fu invece la prima sonda americana, si era già nel 1964, che trasmise alla Terra una serie di immagini televisive della Luna, prima di infrangersi sulla sua superficie. Un ulteriore balzo innanzi nelle esplorazioni lunari fu dovuto alla sonda russa Luna 9, che nel 1966 effettuò il primo "allunaggio morbido". Le immagini da essa riprese mostravano un suolo notevolmente scabro, ricoperto di cavità e di rocce sparse. Nello stesso anno, anche il Surveyor i era in grado di inviare immagini riprese direttamente dalla superficie lunare e lo stesso fu fatto dai tre successivi Surveyor nei due anni seguenti. Gli strumenti di bordo di queste navicelle automatiche comprendevano anche sonde estremamente perfezionate e in grado di inserirsi nel materiale costituente la superficie del satellite al fine di stabilirne, con grande attendibilità, la composizione. Queste ultime missioni si inserivano in un contesto di analisi di importanza fondamentale alla luce dei programmi spaziali americani, che prevedevano di portare un uomo sulla Luna prima della fine degli anni Sessanta. A tal scopo era necessaria un'accurata scelta sia delle località candidate per un possibile allunaggio morbido, sia di quelle eventualmente più significative da un punto di vista geologico. In queste quadro, nel periodo 1966-1967, cinque sonde Lunar Orbiter furono immesse in orbita lunare al fine di esplorarne in dettaglio la superficie. Si ottennero così riprese sia verticali che oblique con risoluzioni anche dell'ordine del metro. Questo complesso di esplorazioni, molte delle quali già di per sé cariche di un notevole contenuto scientifico, è stato alla base della spettacolare serie, ben sette, di missioni Apollo, tra il luglio 1969 e il dicembre 1972. Per primo fu il modulo lunare dell'Apollo 11 a raggiungere il settore sud-occidentale del Mare della Tranquillità, il 20 luglio 1969 e, col successivo ritorno sulla Terra dei tre astronauti dell'equipaggio, quattro giorni dopo, furono disponibili 22 kg di campioni di rocce e suolo lunari. Le località di atterraggio dell'Apollo 11 e 12 furono scelte sulla base delle riprese dei Lunar Orbiter, che avevano individuato aree aventi una morfologia piuttosto blanda e un ridono numero di crateri presenti nella zona. Il criterio utilizzato quindi è stato quello della massima sicurezza per il carico umano. Nondimeno però la località scelta per l'Apollo il si trovava in prossimità degli altopiani ed era marcata da una serie di crateri secondari e di striature originantisi principalmente dal Cratere di Teofilo. Quella dell'Apollo 12, a sua volta, registrava i medesimi eventi ma originantisi da Copernico. Le successive aree sono state vagliate prevalentemente per il loro interesse geologico, anche se, per alcune di esse, come nel caso dell'Apollo 14, i problemi connessi con le fasi terminali della navigazione si sono dimostrati notevolmente complicati. Durante la missione dell'Apollo 15 ha fatto la sua comparsa un veicolo elettrico "fuoristrada", che è stato utilizzato dagli astronauti nel corso dei loro spostamenti. Lo stesso tipo di veicolo è stato impiegato nel corso delle missioni Apollo 16 e Apollo 1 7. Nel corso del 1970, intanto, l'Unione Sovietica aveva provveduto a inviare sulla superficie del satellite un veicolo spaziale automatico, il Luna 16, che dopo avere raccolto campioni del Mare della Fecondità, è stato in grado di riportarli, sempre automaticamente, sulla Terra. Nello stesso anno, un trattore automatico sovietico, il Lunokhod, sbarcato dalla sonda Luna 17, effettuò esplorazioni per distanze di circa 1 km dal punto di atterraggio della sonda stessa. In seguito, il Luna 20, nel 1971, riportava in URSS un carico di campioni lunari. Un altro Lunokhod fu successivamente deposto dal Luna 22, nel 1973, nel settore orientale del Mare della Serenità. I risultati complessivamente ottenuti hanno consentito di delineare un quadro piuttosto completo della storia geologica e della morfologia della Luna.

Osservazioni personali

Solitamente le notti di luna non sono ben volute dagli amanti del dep sky per via del forte irradiamento di luce da parte del satellite.Personalmente amo molto osservare la luce cinerea della luna, quando la zona illuminata e' solamente uno spicchio piccolisimo dell intero disco.Vedere i mari nella notte lunare e' una sensazione molto bella.Per fare cio' uso ingrandimenti molto bassi, di solito uso il SP da 40mm che mi permette di vedere bene l' intero disco lunare,ed essendo un oculare molto luminoso non mi da problemi nel localizzare zone d' ombra.Quando la luna invece e' piena, o quasi,e' necessario adottare un filtro per ridurre l' abbagliamento.Uso solitamente il filtro Nd 96 che diminuisce l'irradiamento della luce lunare,oppure rosso W23 che lascia passare il 25% della luce permettendomi una vista migliore e una maggiore nitidezza per i dettagli.Per quanto riguarda gli ingrandimenti,si puo' veramente spaziare, usate pure tutto il set di oculari!!!Procuratevi anche una buona mappa,per riconoscere gli innumerevoli dettagli del paesaggio lunare.

Foto

Queste sono le mie primissime foto. Sono state ottenute da una Webcam Philips Toucam Fun con risoluzione massima di 800X600 la webcam è stata adattata ai telescopi tramite un adattatore che "simula" il barilotto di un oculare da 31,8. Le seguenti foto sono frutto di singoli fotogrammi e sono state ritoccate in parte con Ulead Photo Express.Le seguenti foto sono state ulteriormente compresse e rimpicciolite con Paint Shop Pro 6,per consentire una veloce visualizzazione.

Questa foto è stata effettuare con L' Etx 90mm martedi' 16 aprile 2002 con cielo un po' velato e un seeing sufficiente.

L' immagine a sinistra è stata ritoccata graficamente con un filtro rosso/verde per aumentare un po i contrasti.

L' immagine a destra è' l' originale.

Monti Appennini.

Questa foto e' stata effettuata la stessa sera e con lo stesso strumento di sopra.

Mare Serenitatis.

Questa foto è stata ottenuta con l' Lxd 203 la sera del 17 aprile 2002 con cielo quasi nuvoloso e un seeing scarso.

L' immagine e' stata ritoccata graficamente con un filtro blu.

Crateri Copernicus e Eratosthenes.

Foto ottenuta la stessa sera dell immagine sopra con lo stesso strumento, ritoccata con filtro rosso/verde.

Cratere Archimede e monti Appennini

Foto ottenuta, come sopra, con l' Lxd 203 la sera del 17 aprile 2002.

Cratere Gassendi.