Cosa potrebbe rivelare sulla Luna, la prossima missione cinese

Entro questa settimana, la Cina intraprenderà il secondo viaggio al mondo verso il lato nascosto della Luna. L’obiettivo è raccogliere le prime rocce dall’interno del bacino del Polo Sud-Aitken (SPA), il più grande e antico cratere da impatto sulla superficie lunare, e riportarle sulla Terra per l’analisi.

Una pila di quattro veicoli spaziali necessari per completare questa missione senza precedenti e altamente impegnativa, nota come Chang’e-6, è ora nascosta nel naso di un razzo Long March 5 alto 57 metri, in attesa di decollare dal lancio del satellite Wenchang. Centro sull’isola di Hainan, nel sud della Cina.

“L’intero processo è molto complesso e rischioso”, afferma Jonathan McDowell, astronomo presso l’Harvard-Smithsonian Center for Astrophysicals a Cambridge, Massachusetts.

Ma secondo lui vale la pena correre un rischio: “I campioni provenienti dal bacino SPA sarebbero molto interessanti dal punto di vista scientifico e ci direbbero molto sulla storia della Luna e del primo Sistema Solare”.

La scienza del lato lontano

Poiché la Luna è bloccata in modo mareale rispetto alla Terra, gli esseri umani sono stati in grado di vedere il suo lato più vicino solo per migliaia di anni. Nel 1959, le prime immagini del lato lontano della Luna restituite dalla sonda sovietica Luna 3 rivelarono una faccia butterata da montagne e crateri da impatto, in contrasto con il lato vicino relativamente liscio. Da allora gli scienziati hanno raccolto dati dai satelliti in orbita attorno alla Luna per comprendere la sua altra metà poco conosciuta. Nel 2019, la cinese Chang’e-4 è diventata la prima navicella spaziale ad atterrare dolcemente e a condurre rilevamenti sul lato nascosto della Luna.

L’imminente missione Chang’e-6, con il sito di atterraggio scelto con cura da scienziati cinesi e colleghi internazionali, mira a fornire le prime misurazioni accurate dell’età e della composizione della geologia del lato nascosto della Luna. Potrebbe fornire indizi chiave sul motivo per cui i due lati della Luna sono così diversi – il cosiddetto mistero della dicotomia lunare – e aiutare a testare le teorie sulla storia antica del Sistema Solare.

Il bacino SPA è una vasta rientranza nella metà inferiore del lato opposto, larga circa 2.500 chilometri e profonda 8 chilometri. All’interno della parte nord-orientale, la squadra di Li ha identificato tre potenziali aree di atterraggio. Ritengono che i siti potrebbero contenere una varietà di materiali formatisi durante ripetuti impatti di asteroidi ed eruzioni vulcaniche nel corso di due miliardi di anni, e quindi potrebbero essere scientificamente ricchi.

La roccia che più probabilmente verrà raccolta è il basalto – lava raffreddata di colore scuro – che è stata precedentemente riportata sulla Terra per l’analisi dal lato vicino della Luna. Con i primi campioni di basalto, gli scienziati saranno in grado di datarli e valutarne la composizione chimica, fornendo indizi sulla loro formazione. “Potremo quindi effettuare studi comparativi per capire perché le attività vulcaniche si sono verificate su scala molto più piccola e sono terminate molto prima sul lato nascosto della Luna”, afferma Long Xiao, planetologo presso la China University of Geosciences di Wuhan.

Anche riuscire a stabilire l’età del bacino termale sarebbe un risultato importante, afferma la geologa planetaria Carolyn van der Bogert dell’Università di Münster, in Germania. Aiuterà a risolvere l’annoso dibattito sulla questione se la Luna e il Sistema Solare interno siano stati colpiti da un enorme ammasso di asteroidi tra 4,0 e 3,8 miliardi di anni fa. Se il bacino termale fosse più antico, ciò metterebbe in dubbio la teoria del bombardamento pesante.

Oltre ai basalti, gli scienziati sperano che Chang’e-6 raccolga anche frammenti di altre rocce disperse durante gli eventi di impatto. Se la missione cinese riuscisse a colpire i materiali espulsi dalla crosta o dal mantello lunare più profondi, si tratterebbe di oro scientifico.

Sfide ingegneristiche

Chang’e-6 è stato originariamente costruito come backup per la missione Chang’e-5, che ha restituito con successo 1,73 chilogrammi di campioni dal lato vicino della Luna nel 2020. Poiché i due velivoli sono identici, la selezione del sito per Chang’e-6 l’atterraggio era limitato a latitudini simili a quelle di Chang’e-5 e necessitava di una superficie relativamente piatta, afferma Chunlai Li, vice capo progettista della missione degli Osservatori Astronomici Nazionali di Pechino.

Come il suo predecessore, Chang’e-6 non predetermina il luogo di atterraggio ma utilizzerà la sua strumentazione durante il processo di discesa per trovare il punto più sicuro e favorevole. “L’atterraggio di Chang’e-6 sarebbe più impegnativo di quello di Chang’e-5 semplicemente perché il sito di atterraggio sul lato opposto è più accidentato”, afferma Xiao.

Chang’e-6, come il suo gemello, è costituito da un orbiter, un lander, un ascender e un modulo di rientro. Quando la navicella spaziale arriverà sulla Luna, si separerà in due parti, con il lander e l’ascendente diretti verso la superficie lunare mentre l’orbiter e il modulo di rientro rimarranno in orbita.

Se riuscirà a effettuare il difficile atterraggio morbido, il lander perforerà e raccoglierà due chilogrammi di terreno e rocce. Il processo di campionamento deve essere completato entro 48 ore, dopodiché l’ascendente dovrebbe decollare dal lander e tornare sull’orbiter lunare. Lì dovrebbe attraccare e trasferire i preziosi campioni sul modulo di rientro per il viaggio di ritorno.

Durante la raccolta dei campioni e il decollo dalla superficie lunare, il lander Chang’e-6 non sarebbe in grado di comunicare direttamente con la Terra. Ogni comando dovrà passare attraverso un satellite relè chiamato Queqiao-2. Lanciato il mese scorso e ora operante in un’orbita altamente ellittica attorno alla Luna, Queqiao-2 è più potente del satellite Queqiao utilizzato nella missione Chang’e-4. La sua antenna a forma di ombrello da 4,2 metri ha la capacità di servire contemporaneamente fino a dieci veicoli spaziali che lavorano sul lato nascosto della Luna.

Collaborazione internazionale

Chang’e-6 trasporta anche carichi scientifici provenienti da Francia, Svezia, Italia e Pakistan. Il Detection of Outgassing RadoN (DORN), che sarà il primo strumento francese sulla Luna, prevede di utilizzare il radon rilasciato dalla superficie lunare come tracciante per studiare l’origine e la dinamica della debole atmosfera lunare. Pierre-Yves Meslin, scienziato planetario presso l’Istituto di ricerca di astrofisica e planetologia di Tolosa, in Francia, afferma che precedenti veicoli spaziali hanno misurato il movimento del gas radon dall’orbita, ma le informazioni sul radon a livello superficiale sono il pezzo mancante del puzzle.

The Negative Ions at the Lunar Surface, un carico utile sviluppato in Svezia con i finanziamenti dell’Agenzia spaziale europea, cercherà di rispondere alla domanda sul perché non sono stati ancora rilevati ioni negativi sulla superficie lunare. Le particelle negative potrebbero essere di breve durata, formate da atomi sulla superficie che strappano elettroni dal vento solare, o da molecole che si disgregano a causa della radiazione solare ad alta energia. La sfida più grande per questo strumento è il surriscaldamento, poiché deve essere rivolto verso il Sole, afferma il project manager dell’ESA Neil Melville. Ma dice che un’ora di funzionamento dovrebbe essere sufficiente per raccogliere i dati.

L’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare sta inviando un retroriflettore laser per le misurazioni della distanza. E il Pakistan ha portato il suo primo satellite lunare sull’orbiter Chang’e 6, che verrà schierato dopo essere entrato nell’orbita lunare.

Entrambi gli strumenti di superficie devono completare il loro lavoro e inviare i dati alla Terra entro la finestra di 48 ore. “Non appena i campioni decolleranno, il sistema di risalita porterà con sé il sistema di comunicazione e controllo che condivide con il lander. Anche se gli strumenti sul lander continuassero a raccogliere dati, non c’è modo di riceverli qui sulla Terra”, afferma Li

Dice che, come i campioni di Chang’e-5, i campioni di Chang’e-6 restituiti saranno condivisi con la comunità internazionale.

“Quando quei campioni torneranno sulla Terra, saranno come un regalo di Natale: chiunque lo aprirà sarà felicemente sorpreso”, dice Bogert.