Space Weathering: come lo spazio erode pianeti e asteroidi
Asteroidi e pianeti sono sottoposti a un continuo bombardamento di materiale interplanetario: micrometeoriti, raggi cosmici e venti solari che modificano le caratteristiche del materiale superficiale. Space weathering, erosione spaziale, è il nome che viene usato per indicare questo fenomeno.
Lo space weathering è l’alterazione della regolite di un corpo planetario, ossia di quel materiale sciolto che ne ricopre la superficie, dovuta all’esposizione all’ambiente spaziale. Una roccia nuda, priva della protezione atmosferica, è infatti continuamente bombardata dalle particelle che vagano nello spazio interplanetario, principalmente raggi cosmici e venti solari, ma anche dalle micrometeoriti, granelli di polvere interplanetaria quasi invisibili che generano impatti in miniatura. In generale l’effetto dello space weathering è quello di modificare le proprietà ottiche, chimiche e fisiche delle rocce che vengono colpite.
Cosa la Luna ci ha insegnato sullo space weathering
Ci siamo accorti dello space weathering grazie ai campioni di rocce lunari riportate dalle missioni Apollo e in particolare dei campioni di regolite lunare. Ci si rese conto che i grani di regolite riportati a Terra avevano proprietà diverse dai campioni di roccia veri e propri. Le modifiche che si osservarono sulla regolite lunare sono indicate come space weathering di tipo lunare (lunar-style space weathering o Lssw).
Innanzitutto le rocce sono comminutate, ossia ridotte in frammenti più piccoli rispetto alle rocce originali. La regolite lunare risultava inoltre più scura, spettralmente arrossata e con minore assorbimento ottico rispetto ai frammenti di roccia. Queste caratteristiche sarebbero il risultato della formazione di agglutinati, grani di materiale vetroso che si forma quando le micrometeoriti impattano sul materiale lunare. In più, gli stessi impatti di micrometeoriti causano la rideposizione di molecole volatilizzate durante l’impatto in sottilissime patine sui grani di regolite vicini. Nelle patine e negli agglutinati si trovano le cosiddette nanofasi di ferro, piccolissimi grani di ferro puro responsabili dell’aspetto scuro e dell’arrossamento spettrale delle rocce erose.
Cosa genera lo space weathering
Gli effetti riportati dalle rocce lunari possono essere la conseguenza di numerosi processi differenti. Le nanofasi di ferro, principali responsabili degli effetti di space weathering, sono la conseguenza degli impatti delle micrometeoriti ma anche del continuo bombardamento di venti solari e raggi cosmici. Le micrometeoriti, impattando, causano piccolissimi shock nella regolite durante i quali le molecole più volatili vengono vaporizzate e poi si ridepositano rapidamente.
Il vento solare, quel flusso di particelle cariche provenienti dal Sole, e i raggi cosmici, particelle che viaggiano nello spazio interstellare, causano il cosiddetto sputtering: i grani di regolite, bersagliate dalle particelle del vento e dei raggi cosmici, a causa degli urti possono espellere atomi o ioni che vanno poi a ridepositarsi. Questo sembra anche essere il metodo più efficiente con cui le superfici planetarie vengono erose.
Lo space weathering nel resto del Sistema Solare
La Luna è stato il primo campo di prova per comprendere il funzionamento dello space weathering, ma non è di certo l’unico luogo in cui i fenomeni di erosione avvengono. Gli asteroidi della Fascia Principale lo subiscono senz’altro, ma in misura differente perché più lontani dal Sole e perché trovandosi più lontani si muovono più lentamente, generando impatti meno energetici. Quando si è scoperto lo space weathering si è risolto un problema che andava avanti da tempo: le meteoriti che troviamo sulla Terra hanno caratteristiche ottiche leggermente diverse rispetto agli asteroidi da cui provengono, perché da quando sono cadute sulla superficie terrestre hanno smesso di subire space weathering.
Il caso opposto si verifica invece su Mercurio, dove i venti solari sono molto più intensi, la temperatura è più alta e gli impatti di micrometeoriti sono più frequenti ed energetici. La formazione di agglutinati e nanofasi dovrebbe quindi essere molto più rapida e intensa su Mercurio rispetto alla Luna e ancor più rispetto agli asteroidi.
Fonti: T. Burbine Asteroids, M. Shepard Asteroids, Planetary Geoscience