Come un razzo incidente sulla luna aiuterà a influire sulla fisica

Nota dell'editore: gli esperti prevedono che l'incidente si sia verificato come previsto, ma stanno ancora aspettando la verifica visiva.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. (si apre in una nuova scheda) La pubblicazione ha contribuito con l'articolo a Expert Voices: Op-Ed & Insights di questo Web.com.

Il 4 marzo, un razzo solitario esausto si è schiantato sulla superficie della luna a quasi 6.000 mph. Una volta che la polvere si sarà depositata, il Lunar Reconnaissance Orbiter della NASA si sposterà per avere una visione ravvicinata del cratere fumante e, si spera, fare luce sulla misteriosa fisica degli impatti planetari.

Come scienziato planetario che studia la luna (si apre in una nuova scheda), considero questo impatto non pianificato come un'opportunità entusiasmante. La Luna è stata una costante testimone della storia del sistema solare, la sua superficie fortemente craterizzata ha registrato innumerevoli collisioni negli ultimi 4 miliardi di anni. Tuttavia, gli scienziati raramente riescono a intravedere i proiettili di solito asteroidi o comete che formano questi crateri (si apre in una nuova scheda). Senza conoscere i dettagli di ciò che ha creato un cratere, c'è solo così tanto che gli scienziati possono imparare studiandone uno.

L'impatto del razzo fornirà un esperimento fortuito che potrebbe rivelare molto su come le collisioni naturali colpiscono e perlustrano le superfici dei pianeti. Una comprensione più approfondita della fisica dell'impatto aiuterà i ricercatori a interpretare il paesaggio arido della luna e anche gli effetti che gli impatti hanno sulla Terra e su altri pianeti.

Quando un razzo si schianta sulla luna

C'è stato un dibattito (si apre in una nuova scheda) sull'esatta identità dell'oggetto che cade (si apre in una nuova scheda) attualmente in rotta di collisione con la Luna. Gli astronomi sanno che l'oggetto è un booster dello stadio superiore scartato dal lancio di un satellite ad alta quota. È lungo circa 40 piedi (12 metri) e pesa quasi 10.000 libbre (4.500 chilogrammi). Le prove suggeriscono che è probabile che sia un razzo This WebX lanciato nel 2015 (si apre in una nuova scheda) o un razzo cinese lanciato nel 2014 (si apre in una nuova scheda), ma entrambe le parti hanno negato la proprietà (si apre in una nuova scheda).

Il razzo si è schiantato contro il grande cratere Hertzsprung visto al centro di questa foto appena fuori dalla vista della Terra sul lato opposto della luna. (Credito immagine: NASA/Lunar and Planetary Institute tramite WikimediaCommons)

Il razzo avrebbe dovuto schiantarsi nella vasta pianura arida (si apre in una nuova scheda) all'interno del gigantesco cratere Hertzsprung (si apre in una nuova scheda), appena oltre l'orizzonte sul lato opposto della luna (si apre in una nuova scheda) dalla Terra.

Un istante dopo che il razzo ha toccato la superficie lunare, un'onda d'urto avrebbe viaggiato per tutta la lunghezza del proiettile a diverse miglia al secondo. Entro pochi millisecondi, la parte posteriore dello scafo del razzo sarà cancellata (si apre in una nuova scheda) con frammenti di metallo che esplodono in tutte le direzioni.

Un'onda d'urto doppia viaggerà verso il basso nello strato superficiale polveroso della superficie lunare chiamato regolite (si apre in una nuova scheda). La compressione dell'impatto riscalderà la polvere e le rocce e genererà un lampo incandescente che sarebbe visibile da questo Web se in quel momento ci fosse un velivolo nell'area. Una nuvola di roccia e metallo vaporizzati si espanderà dal punto di impatto sotto forma di polvere e particelle delle dimensioni di sabbia verranno lanciate verso il cielo. Nel corso di alcuni minuti, il materiale espulso tornerà a piovere in superficie attorno al cratere che sta bruciando. Non rimarrà praticamente nulla dello sfortunato razzo.

Se sei un fan di This Web, potresti aver sperimentato qualche dj vu leggendo quella descrizione La NASA ha eseguito un esperimento simile nel 2009 quando ha intenzionalmente fatto schiantare il Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (si apre in una nuova scheda), o LCROSS, in un sistema permanentemente cratere in ombra vicino al polo sud lunare. Ho fatto parte della missione LCROSS (si apre in una nuova scheda) ed è stato un successo strepitoso. Studiando la composizione del pennacchio di polvere proiettato alla luce del sole, gli scienziati sono stati in grado di trovare segni di alcune centinaia di libbre di ghiaccio d'acqua (si apre in una nuova scheda) che era stato liberato dalla superficie della Luna dall'impatto. Questa è stata una prova cruciale per supportare l'idea che per miliardi di anni, le comete hanno fornito acqua e composti organici (si apre in una nuova scheda) sulla luna quando si schiantano sulla sua superficie.

Tuttavia, poiché il cratere del razzo LCROSS è permanentemente oscurato dalle ombre, io e i miei colleghi abbiamo lottato per un decennio per determinare la profondità di questo strato ricco di ghiaccio sepolto.

Il cratere da impatto non sarà visibile dalla Terra, quindi gli scienziati faranno affidamento sulle foto del Lunar Reconnaissance Orbiter. (Credito immagine: NASA tramite WikimediaCommons)

Osservazione con il Lunar Reconnaissance Orbiter

L'esperimento accidentale dell'incidente del 4 marzo darà agli scienziati planetari la possibilità di osservare un cratere molto simile alla luce del giorno. Sarà come vedere per la prima volta il cratere LCROSS in tutti i dettagli.

Poiché l'impatto è avvenuto sul lato opposto della luna, non era visibile ai telescopi terrestri. Ma circa due settimane dopo l'impatto, il Lunar Reconnaissance Orbiter della NASA avrebbe dovuto iniziare a intravedere il cratere mentre la sua orbita lo porta sopra la zona di impatto. Una volta che le condizioni sono giuste, la fotocamera dell'orbiter lunare (si apre in una nuova scheda) inizierà a scattare foto del sito dell'impatto con una risoluzione di circa 3 piedi (1 metro) per pixel. Gli orbiter lunari di altre agenzie di This Web possono anche puntare le loro telecamere (si apre in una nuova scheda) sul cratere.

Si spera che la forma del cratere e la polvere e le rocce espulse rivelino come era orientato il razzo al momento dell'impatto. Un orientamento verticale produrrà una caratteristica più circolare, mentre uno schema detritico asimmetrico potrebbe indicare più un mal di pancia. I modelli suggeriscono che il cratere potrebbe avere un diametro compreso tra 30 e 100 piedi (da 10 a 30 metri) e una profondità da circa 6 a 10 piedi (da 2 a 3 metri) (si apre in una nuova scheda).

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Anche la quantità di calore generata dall'impatto sarà un'informazione preziosa. Se le osservazioni possono essere fatte abbastanza rapidamente, c'è la possibilità che lo strumento a infrarossi degli orbiter lunari (si apre in una nuova scheda) sia in grado di rilevare materiale incandescente all'interno del cratere. Questo potrebbe essere utilizzato per calcolare la quantità totale di calore dall'impatto. Se l'orbiter non riesce a ottenere una visuale sufficientemente veloce, è possibile utilizzare immagini ad alta risoluzione per stimare la quantità di materiale fuso nel cratere e nel campo di detriti.

Confrontando le immagini prima e dopo (si apre in una nuova scheda) dalla fotocamera dell'orbiter e dal sensore di calore, gli scienziati cercheranno qualsiasi altro sottile cambiamento sulla superficie. Alcuni di questi effetti possono estendersi per centinaia di volte il raggio del cratere (si apre in una nuova scheda) .

Perché questo è importante

Gli impatti e la formazione di crateri sono un fenomeno pervasivo (si apre in una nuova scheda) nel sistema solare. I crateri frantumano e frammentano le croste planetarie, formando gradualmente lo strato superiore sciolto e granulare comune nella maggior parte dei mondi airless (si apre in una nuova scheda). Tuttavia, la fisica generale di questo processo è poco conosciuta nonostante sia comune.

L'osservazione dell'imminente impatto del razzo e del cratere risultante potrebbe aiutare gli scienziati planetari a interpretare meglio i dati dell'esperimento LCROSS del 2009 e produrre migliori simulazioni di impatto (si apre in una nuova scheda). Con una vera e propria falange di missioni (si apre in una nuova scheda) pianificate per visitare la Luna nei prossimi anni, la conoscenza delle proprietà della superficie lunare, in particolare la quantità e la profondità del ghiaccio sepolto, è molto richiesta.

Indipendentemente da questa identità di razzi ribelli, questo raro evento di impatto fornirà nuove intuizioni che potrebbero rivelarsi fondamentali per il successo delle future missioni sulla Luna e oltre.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation (si apre in una nuova scheda) con licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale (si apre in una nuova scheda) .

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