La Luna oggi non ha un campo magnetico globale, ma potrebbe averne avuto uno in passato. Un team di ricercatori ha trovato nuove evidenze di una dinamo lunare attiva circa 4,2 miliardi di anni fa, analizzando insieme dati gravitazionali e magnetici della regione di Dewar, sul lato nascosto del satellite. I risultati sono stati pubblicati su Science Advances.
La questione dell'esistenza di un antico campo magnetico lunare è dibattuta da tempo. Alcuni campioni di rocce riportati sulla Terra dagli astronauti delle missioni Apollo mostrano tracce compatibili con un campo magnetico, mentre altri non ne presentano alcuna. Secondo alcuni studi, una dinamo lunare sarebbe stata attiva per centinaia di milioni di anni, tra circa 4,25 e 3,5 miliardi di anni fa. Altri risultati hanno però messo in dubbio questa interpretazione.
Il nuovo studio affronta il problema da una prospettiva diversa: invece di concentrarsi sui campioni di superficie, i ricercatori hanno osservato la Luna dall'orbita, combinando misure della gravità e del campo magnetico. Il punto di partenza è la regione di Dewar, dove coincidono spazialmente una delle più forti anomalie del campo magnetico sul lato nascosto della Luna e una distinta anomalia gravitazionale. «La regione di Dewar è un vero colpo di fortuna», spiega Anna Mittelholz, geofisica all'ETH di Zurigo e coautrice dello studio. «Lì coincidono spazialmente una delle più forti anomalie del campo magnetico sul lato nascosto della Luna e una distinta anomalia gravitazionale».
Le due anomalie forniscono informazioni complementari: il segnale magnetico indica la presenza di materiale magnetizzato, mentre quello gravitazionale permette di ricavare informazioni sulla sua densità e sulla struttura del sottosuolo. Mettendo insieme i due segnali, i ricercatori hanno potuto ricostruire per la prima volta un modello dettagliato della struttura sotterranea della regione.
Il modello rivela la presenza, sotto la superficie lunare, di un corpo roccioso largo circa 60 chilometri e profondo fino a circa 9 chilometri. La sua densità è maggiore di quella della crosta circostante ed è contemporaneamente fortemente magnetizzato. Secondo gli autori, la struttura, la composizione chimica della superficie e la particolare morfologia arcuata sarebbero compatibili con i resti di magma solidificato risalito dal sottosuolo: un complesso vulcanico sepolto vecchio di circa 4,2 miliardi di anni.
Questo dettaglio è cruciale perché permette di collegare la magnetizzazione della roccia a un periodo preciso della storia lunare. Quando il magma si raffredda, i minerali contenenti ferro possono conservare informazioni sul campo magnetico presente in quel momento. Sapendo quanto ferro conteneva la roccia, i ricercatori possono stimare almeno l'intensità minima del campo magnetico lunare mentre quel materiale si raffreddava. Il risultato è che, in quel periodo, l'intensità del campo magnetico della Luna era superiore a 10 microtesla. Per confronto, oggi il campo magnetico terrestre ha un'intensità di circa 50 microtesla: quello lunare, 4,2 miliardi di anni fa, avrebbe quindi raggiunto una frazione significativa dell'intensità del campo terrestre attuale.
Una delle difficoltà nell'interpretare la magnetizzazione delle rocce lunari è capire da dove provenga. Trovare una roccia magnetizzata non implica necessariamente che in quel momento esistesse una dinamo globale. Un'alternativa è che grandi impatti di meteoriti o asteroidi abbiano prodotto localmente le condizioni necessarie per magnetizzare le rocce. Nel caso della regione di Dewar, però, i ricercatori ritengono poco probabile questa spiegazione, perché la regione si trova al di fuori delle aree potenzialmente associate a impatti responsabili di questo tipo di magnetizzazione. Questo rafforza l'ipotesi che il campo magnetico fosse prodotto da una dinamo interna al nucleo lunare, rimasta attiva abbastanza a lungo da imprimere la propria firma nelle rocce che si stavano raffreddando.
Resta però una questione fondamentale: come poteva un nucleo relativamente piccolo come quello della Luna produrre un campo magnetico così intenso? «Stiamo esaminando la questione da una prospettiva completamente nuova», dice Mittelholz. La domanda, dunque, non è più soltanto se la Luna avesse una dinamo, ma soprattutto come funzionasse.
La regione di Dewar offre anche un indizio su un altro mistero della superficie lunare: i vortici lunari. Si tratta di strutture chiare, dalle forme sinuose o a strisce, che risaltano sulla superficie più scura della Luna. La loro origine non è ancora del tutto chiarita, ma c'è una caratteristica che li accomuna: dove sono presenti, si trova anche un'anomalia del campo magnetico. Anche nella regione di Dewar c'è un vortice sulla superficie, proprio al di sopra dell'anomalia magnetica individuata nel sottosuolo. Una delle ipotesi è che questi vortici possano formarsi laddove le linee del campo magnetico sono orientate orizzontalmente rispetto alla superficie, deviando il vento solare e riducendo la sua azione sulla superficie lunare.