Ricercatori della Tokyo Metropolitan University hanno usato simulazioni per dimostrare che un piccolo telescopio a raggi X di nuova concezione potrebbe aiutare a creare una mappa chimica dell'intera superficie lunare – un passo importante verso la comprensione di come la Luna si è formata, cambiata ed evoluta nel tempo. Perché, diciamocelo, non preleveremo campioni da ogni cratere tanto presto.

La loro modellazione dettagliata, che includeva sia il rivelatore del telescopio sia una missione satellitare realistica in orbita lunare, suggerisce che un telescopio potrebbe mappare cinque elementi importanti in circa due anni. Un array più grande di cinque per cinque rivelatori potrebbe produrre mappe più nitide e completare il lavoro più rapidamente. Perché fare in due anni ciò che si potrebbe fare in uno con 25 telescopi?

La storia geologica della Luna non è ancora del tutto compresa, principalmente perché gli scienziati non hanno ancora una mappa geochimica completa della superficie lunare. Poiché i ricercatori non possono semplicemente raccogliere campioni da ogni parte della Luna – questioni logistiche, si sa – devono affidarsi a metodi di telerilevamento come l'imaging a fluorescenza a raggi X. I rivelatori puntano verso la Luna per catturare i raggi X emessi da elementi specifici dopo essere stati colpiti dalla radiazione solare, rivelando quali elementi sono presenti in diverse regioni.

Osservazioni precedenti delle missioni Apollo e Chandrayaan hanno prodotto mappe parziali utili, ma una mappa globale completa rimane sfuggente. Le missioni hanno tempo limitato per raccogliere segnali di raggi X sufficientemente alimentati dal sole, e i rivelatori possono degradarsi durante lunghi periodi nello spazio. Il problema è particolarmente acuto vicino ai poli lunari, dove i raggi X solari sono più deboli.

Per affrontare questi ostacoli, un team guidato da Airi Toida e dal Prof. Yuichiro Ezoe ha proposto l'uso di un telescopio a raggi X compatto su un satellite in orbita attorno alla Luna. Il telescopio, originariamente progettato per studiare la magnetosfera terrestre, pesa meno di dieci chilogrammi – abbastanza piccolo da essere pratico per osservazioni satellitari lunari a lungo termine. I telescopi a raggi X tradizionali sono spesso troppo grandi e pesanti per questo tipo di missione. Il rivelatore è stato anche testato in condizioni di radiazione molto più severe di quelle previste in orbita lunare.

I ricercatori hanno quindi inserito le specifiche del telescopio in una simulazione numerica per testare se una missione satellitare potesse mappare con successo la Luna. Assumendo 300 brillamenti solari all'anno e un singolo telescopio a bordo di un satellite in orbita lunare, la simulazione ha mostrato che l'intera superficie lunare potrebbe essere mappata per cinque elementi (ossigeno, ferro, magnesio, alluminio, silicio) in due anni, utilizzando una dimensione della griglia di 70 x 70 chilometri.

Poiché il telescopio è così compatto, il team ha anche esaminato un satellite che trasporta un array di cinque per cinque telescopi. Secondo le simulazioni, questo sistema a 25 telescopi potrebbe ridurre il tempo di missione a un anno. Con due anni di operatività, potrebbe anche mappare il sodio, migliorando la dimensione della griglia a 30 x 30 chilometri.

Se uno dei due concetti di missione diventasse realtà, produrrebbe la prima mappa completa dell'abbondanza elementare su tutta la Luna – fornendo agli scienziati un potente nuovo strumento per studiare la geologia lunare e ricostruire la lunga e complessa storia della Luna. Questo lavoro è stato sostenuto dal JSPS KAKENHI Grant Number 21H04972. Materiali forniti dalla Tokyo Metropolitan University.