La ruggine è qualcosa di molto terrestre: si forma quando il ferro reagisce con l'ossigeno in presenza di acqua. Per questo nel 2020 ha stupito tutti la notizia che sulla Luna, un mondo senza atmosfera e quasi privo di acqua, ci sono tracce di ematite, un minerale di ferro ossidato, una forma di ruggine. La spiegazione più probabile porta proprio alla Terra.
La scoperta
La scoperta è arrivata dai dati dello strumento Moon Mineralogy Mapper (M3), costruito dal Jet Propulsion Laboratory della NASA e montato sulla sonda indiana Chandrayaan-1, che ha orbitato attorno alla Luna tra il 2008 e il 2009. Lo stesso strumento aveva già contribuito a scoprire l'acqua sulla superficie lunare, come racconta l'articolo sulle molecole d'acqua che saltellano sulla Luna.
Il planetologo Shuai Li, dell'Università delle Hawaii, analizzando gli spettri delle regioni polari, notò delle caratteristiche che corrispondevano all'ematite. Insieme a colleghi del JPL e di altri istituti verificò il risultato con molta cautela, prima di pubblicarlo sulla rivista Science Advances. L'ematite era presente soprattutto alle alte latitudini, e in particolare sul lato della Luna rivolto verso la Terra.
Il problema dell'ossigeno
Perché la scoperta è così strana? La Luna è bombardata dal vento solare, il flusso di particelle emesso dal Sole, che è composto soprattutto da idrogeno. L'idrogeno ha l'effetto opposto dell'ossigeno: tende a sottrarre ossigeno ai minerali, non ad aggiungerlo. Per formare ruggine sulla Luna servirebbe una fonte di ossigeno e un momento in cui il vento solare sia schermato. E servirebbe un po' d'acqua.
Il vento che arriva dalla Terra
La risposta proposta dai ricercatori coinvolge la Terra. Il campo magnetico terrestre, spinto dal vento solare, si allunga dalla parte opposta al Sole in una lunga coda magnetica che si estende ben oltre l'orbita della Luna. Per alcuni giorni al mese, attorno alla Luna piena, la Luna attraversa questa coda.
In quei giorni succedono due cose. La coda magnetica scherma la Luna da circa il 99% del vento solare, e quindi dall'idrogeno. E, allo stesso tempo, la coda trasporta particelle provenienti dall'alta atmosfera terrestre, compreso ossigeno. Già nel 2017 la sonda giapponese Kaguya aveva rilevato ioni di ossigeno di origine terrestre arrivati fino alla Luna. È una specie di "vento terrestre" che soffia fino al nostro satellite.
Il fatto che l'ematite si trovi soprattutto sul lato rivolto verso la Terra è coerente con questa spiegazione: è quella la faccia più esposta all'ossigeno trasportato dalla coda magnetica. Come funziona lo scudo magnetico del nostro pianeta è raccontato nell'articolo sul campo magnetico che vibra come un tamburo.
E l'acqua?
Resta il problema dell'acqua. Sulla Luna non ci sono laghi o piogge, ma ci sono molecole d'acqua legate ai granelli della superficie, soprattutto alle alte latitudini. I ricercatori pensano che le micrometeoriti che colpiscono continuamente la superficie possano liberare queste molecole e fornire, per brevi momenti, le condizioni per l'ossidazione del ferro. Anche il calore prodotto dagli impatti potrebbe favorire la reazione.
Il meccanismo non è ancora dimostrato nei dettagli, ma spiega bene la distribuzione osservata dell'ematite. Resta da capire perché piccole quantità di ematite siano state trovate anche sul lato nascosto della Luna, dove l'ossigeno terrestre dovrebbe arrivare con più difficoltà.
Ruggine su altri mondi
L'ematite non è una sorpresa ovunque. Su Marte è comunissima: è proprio l'ossido di ferro nella polvere a dare al pianeta il suo caratteristico colore rosso. Nel 2004 il rover Opportunity trovò nel suolo marziano piccole sfere di ematite, soprannominate "mirtilli", formatesi in presenza di acqua liquida miliardi di anni fa. Su Marte però l'acqua e l'ossigeno c'erano, almeno in passato. La Luna è un caso molto più estremo, perché le condizioni necessarie si presentano solo per brevi momenti e in quantità minime. Per questo i ricercatori stanno cercando di riprodurre il processo in laboratorio, esponendo campioni di minerali lunari simulati a flussi di ossigeno e idrogeno che imitano il vento terrestre e il vento solare.
Una Luna legata alla Terra
La scoperta ha un significato che va oltre la curiosità. Se la Luna ha assorbito per miliardi di anni ossigeno proveniente dalla Terra, i suoi strati superficiali potrebbero conservare un archivio della storia dell'atmosfera terrestre, compreso il periodo in cui l'ossigeno è comparso nella nostra aria, circa 2,4 miliardi di anni fa. Campioni riportati dalle regioni polari, come quelli che le missioni del programma Artemis potrebbero raccogliere, potrebbero contenere queste tracce.
La Luna, insomma, non è solo un corpo inerte che gira attorno a noi. È legata alla Terra non solo dalla gravità, che produce le maree, ma anche da uno scambio di particelle. E ogni mese, quando la vediamo piena nel cielo, sta ricevendo un po' della nostra atmosfera. Un buon motivo in più per guardarla, magari in una notte di Superluna.
Per un aggiornamento sulle ricerche lunari si può consultare il portale della NASA dedicato alla Luna. Altri articoli si trovano nella sezione Astronomia.
