La ricerca sulle onde sismiche potenzia il rilevamento del ghiaccio lunare. / Moon ice detection boosted by seismic wave research

 La ricerca sulle onde sismiche potenzia il rilevamento del ghiaccio lunare. / Moon ice detection boosted by seismic wave research

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Le onde sismiche potrebbero aiutare a localizzare e mappare il ghiaccio sepolto sotto la superficie lunare, un progresso che potrebbe fornire agli astronauti acqua potabile, oltre ad ossigeno respirabile ed idrogeno per il carburante dei razzi.

Lo studio, condotto da geologi dell'Università del Maryland, del Lawrence Berkeley National Laboratory e dell'Università delle Hawaii, arriva mentre il programma Artemis della NASA si prepara agli allunaggi con equipaggio nella regione polare sud della Luna nel 2028, dove il ghiaccio d'acqua intrappolato nei crateri permanentemente in ombra è considerato una delle risorse più preziose per i futuri astronauti. Il lavoro è descritto in dettaglio sulla rivista  Science Advances.

"È fondamentale identificare sulla Luna tutti i materiali che un astronauta possa utilizzare durante la sua permanenza nello spazio", ha affermato il coautore Nicholas Schmerr, professore associato presso il Dipartimento di  Scienze Geologiche, Ambientali e Planetarie dell'Università del Maryland . "Dato che saranno limitati dalle poche risorse portate dalla Terra, qualsiasi cosa trovino sulla Luna li aiuterà a sopravvivere sfruttando le risorse locali, soprattutto per missioni od avamposti di lunga durata."

Al momento, la quantità e la posizione esatte del ghiaccio sulla Luna rimangono sconosciute. Sebbene i satelliti in orbita possano scansionare la superficie lunare, sono in grado di rilevare solo lo strato più superficiale del suolo, il che significa che l'eventuale ghiaccio d'acqua sepolto più in profondità potrebbe non essere rilevato.

Il terreno ghiacciato e quello asciutto si comportano in modo diverso quando vengono attraversati da un'onda sismica; il ghiaccio irrigidisce qualsiasi materiale in cui sia mescolato, facendo sì che le vibrazioni si propaghino da due a tre volte più velocemente rispetto a quanto farebbero attraverso il terreno asciutto. Le zone ricche di ghiaccio possono anche causare il rimbalzo dell'energia sismica anziché la sua propagazione. Schmerr ha osservato che un sismometro posizionato strategicamente sulla Luna sarebbe in grado di rilevare questi effetti.

"Possiamo utilizzare le onde sismiche non solo per verificare la presenza di ghiaccio, ma anche per stimarne approssimativamente la quantità", ha dichiarato in un comunicato. 

Per mettere alla prova le loro teorie, l'autore principale dello studio, Harrison Lisabeth, fisico delle rocce presso il Lawrence Berkeley National Laboratory, ha congelato una roccia vulcanica proveniente dall'Arizona che, una volta frantumata, simula fedelmente la polvere lunare. Ha poi utilizzato i raggi X per studiare come il ghiaccio si deposita negli spazi tra i granelli di terreno.

Il coautore Matthew Siegler dell'Università delle Hawaii ha modellato mappe dettagliate della temperatura della regione polare meridionale della Luna, identificando quali crateri sono rimasti sufficientemente freddi da preservare il ghiaccio per miliardi di anni. Presso l'Università del Maryland, Schmerr ha eseguito simulazioni al computer di piccoli terremoti lunari che si propagano attraverso il ghiaccio lunare sotterraneo ed interagiscono con esso. In ogni caso, si ritiene che il ghiaccio abbia lasciato segni chiari e misurabili sui dati sismici. 

Oltre al suo valore pratico per gli astronauti, Schmerr ha affermato che il ghiaccio lunare ha un significato scientifico più ampio. 

"La Luna è stata testimone di alcuni degli eventi più cruciali delle prime fasi del sistema solare, tra cui il modo in cui l'acqua è arrivata sulla Terra", ha affermato Schmerr. "Studiare il ghiaccio depositatosi lì potrebbe rivelare come l'acqua si è diffusa ed, in definitiva, come si sono formati gli oceani terrestri."

Nel 2028, gli astronauti della missione Artemis della NASA potrebbero potenzialmente dispiegare la Stazione di Monitoraggio Ambientale Lunare (Lunar Environmental Monitoring Station ), uno strumento che Schmerr ha contribuito a sviluppare per l'esplorazione sismica. 

"Le nostre scoperte gettano le basi per un'osservazione che potremo effettuare nei prossimi due anni", ha affermato Schmerr. "Nessuno ha ancora misurato fisicamente il ghiaccio sulla Luna, ma ora abbiamo una previsione su cosa aspettarci. Questo è un primo passo importante."

ENGLISH

Seismic waves could help locate and map ice buried beneath the lunar surface, an advance that could give astronauts drinking water, plus breathable oxygen and hydrogen for rocket fuel.

The study, conducted by geologists from the University of Maryland, Lawrence Berkeley National Laboratory and the University of Hawaii, comes as NASA's Artemis programme prepares for crewed lunar landings in the Moon's south polar region in 2028, where water ice trapped in permanently shadowed craters is regarded as one of the most valuable resources for future astronauts. The work is detailed in Science Advances.

“It’s crucial to identify any materials on the moon that an astronaut can make use of while they’re up there,” said co-author Nicholas Schmerr, an associate professor in UMD’s Department of Geological, Environmental, and Planetary Sciences. “Since they will be limited by the few resources they brought from Earth, anything they find on the moon will help them basically live off the land, especially for longer-term missions or outposts.”

At present, the exact amount and location of ice on the Moon remain unknown. While orbiting satellites can scan the lunar surface, they are only able to detect the uppermost layer of soil, meaning any water ice buried deeper beneath the surface may go undetected.

Frozen soil and dry soil behave differently when a seismic wave passes through them; ice stiffens whatever it is mixed into, making vibrations travel two to three times faster than they would through dry dirt. Ice-rich zones can also cause seismic energy to rebound rather than pass through. Schmerr noted that a well-placed seismometer on the moon would be able to detect these effects.

“We can use seismic waves to not just see whether ice is present but also roughly how much of it there is,” he said in a statement. 

To test their theories, the study’s lead author, Harrison Lisabeth, a rock physicist at Lawrence Berkeley National Laboratory, froze a volcanic rock from Arizona that closely mimics moon dust when crushed. He then used X-rays to study how ice settles into gaps between soil grains.

Co-author Matthew Siegler from the University of Hawaii modelled detailed temperature maps of the moon’s south polar region, identifying which craters stayed cold enough to preserve ice for billions of years. At UMD, Schmerr ran computer simulations of small moonquakes rippling through and interacting with underground lunar ice. In every case, the ice is said to have left clear and measurable marks on the seismic data. 

Beyond its practical value to astronauts, Schmerr said the lunar ice has wider scientific significance. 

“The moon witnessed some of the most critical parts of the early solar system, including how water was delivered,” said Schmerr. “Studying the ice deposited there could reveal how water spread and ultimately how Earth’s oceans formed.”

In 2028, NASA's Artemis astronauts will potentially deploy the Lunar Environmental Monitoring Station, an instrument Schmerr helped develop for seismic exploration. 

“Our findings are laying the groundwork for an observation we’ll get in the next couple of years,” said Schmerr. “No one has physically measured the ice on the moon yet, but we now have a prediction for what to look out for. That’s an important first step.”

Da:

https://www.theengineer.co.uk/content/news/seismic-waves-could-reveal-hidden-ice-beneath-the-moon?rcip=giuseppecotellessa%40libero.it&utm_campaign=Daily%20Bulletin%20-040826%20-%20Tuesday&utm_content=&utm_term=https%3A%2F%2Fwww.theengineer.co.uk%2Fcontent%2Fnews%2Fseismic-waves-could-reveal-hidden-ice-beneath-the-moon&utm_medium=email&utm_source=The%20Engineer