Terreno lunare e ghiaccio potrebbero essere la chiave per la sopravvivenza umana sulla luna

Se tu fossi trasportato sulla luna in questo stesso istante, moriresti sicuramente e rapidamente. Questo perché non c'è atmosfera, la temperatura della superficie varia da una torrefazione di 130 gradi Celsius (266 gradi F) a un raffreddamento delle ossa meno 170 gradi C (meno 274 gradi F). Se la mancanza di aria o calore orribile o freddo non ti uccide, allora il bombardamento micrometeorite o la radiazione solare lo faranno. A detta di tutti, la luna non è un luogo ospitale.

Tuttavia, se gli esseri umani devono esplorare la luna e, potenzialmente, viverci un giorno, avremo bisogno di imparare come affrontare queste difficili condizioni ambientali. Avremo bisogno di habitat, aria, cibo ed energia, oltre che del carburante per riaccendere i missili sulla Terra e possibilmente in altre destinazioni. Ciò significa che avremo bisogno di risorse per soddisfare questi requisiti. Possiamo portarli con noi dalla Terra - una proposta costosa - o avremo bisogno di sfruttare le risorse sulla luna stessa. Ed è qui che entra in gioco l'idea di "utilizzo delle risorse in-situ" o ISRU.

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Sostenere gli sforzi per utilizzare materiali lunari è il desiderio di stabilire insediamenti umani temporanei o addirittura permanenti sulla luna - e ci sono numerosi vantaggi nel farlo. Ad esempio, basi lunari o colonie potrebbero fornire un addestramento e una preparazione inestimabili per le missioni verso destinazioni più lontane, tra cui Marte. Lo sviluppo e l'utilizzo di risorse lunari porterà probabilmente a un gran numero di tecnologie innovative ed esotiche che potrebbero essere utili sulla Terra, come è avvenuto con la Stazione Spaziale Internazionale.

Come geologo planetario, sono affascinato da come sono nati altri mondi e da quali lezioni possiamo apprendere sulla formazione e l'evoluzione del nostro pianeta. E poiché un giorno spero di visitare realmente la luna di persona, sono particolarmente interessato a come possiamo usare le risorse lì per rendere l'esplorazione umana del sistema solare il più economico possibile.

Utilizzo delle risorse in situ

ISRU suona come fantascienza, e per il momento lo è in gran parte. Questo concetto implica l'identificazione, l'estrazione e l'elaborazione di materiale dalla superficie lunare e dall'interno e la conversione in qualcosa di utile: ossigeno per respirare, elettricità, materiali da costruzione e persino combustibile per razzi.

Molti paesi hanno espresso un rinnovato desiderio di tornare sulla luna. La NASA ha una moltitudine di piani per farlo, la Cina ha atterrato un rover sul lato lunare in gennaio e ha un rover attivo lì in questo momento, e numerosi altri paesi hanno il loro obiettivo su missioni lunari. La necessità di utilizzare materiali già presenti sulla luna diventa più pressante.

L'anticipazione della vita lunare sta guidando l'ingegneria e il lavoro sperimentale per determinare come utilizzare in modo efficiente i materiali lunari per supportare l'esplorazione umana. Ad esempio, l'Agenzia spaziale europea ha in programma di far atterrare un veicolo spaziale sul polo sud lunare nel 2022 per perforare sotto la superficie alla ricerca di ghiaccio d'acqua e altri prodotti chimici. Questo mestiere sarà caratterizzato da uno strumento di ricerca progettato per ottenere acqua dal suolo lunare o regolite.

Ci sono persino state discussioni sulla possibilità di estrarre e riportare sulla Terra l'elio-3 bloccato nella regolite lunare. L'elio-3 (un isotopo non radioattivo di elio) potrebbe essere usato come combustibile per i reattori a fusione per produrre grandi quantità di energia a un costo ambientale molto basso - sebbene la fusione come fonte di energia non sia stata ancora dimostrata, e il volume di estraibile l'elio-3 è sconosciuto. Nondimeno, anche se i veri costi e benefici dell'ISRU lunare rimangono da vedere, ci sono poche ragioni per pensare che il considerevole interesse attuale nell'estrazione della luna non continui.

Vale la pena notare che la luna potrebbe non essere una destinazione particolarmente adatta per l'estrazione di altri metalli preziosi come oro, platino o elementi di terre rare. Ciò è dovuto al processo di differenziazione, in cui materiali relativamente pesanti affondano e materiali più leggeri aumentano quando un corpo planetario è parzialmente o quasi completamente fuso.

Questo è fondamentalmente quello che succede se si agita una provetta piena di sabbia e acqua. All'inizio, tutto viene mescolato insieme, ma poi la sabbia si separa dal liquido e si deposita sul fondo del tubo. E proprio come per la Terra, la maggior parte dell'inventario della luna di metalli pesanti e preziosi è probabilmente in profondità nel mantello o persino nel nucleo, dove è essenzialmente impossibile accedere. In effetti, è perché corpi secondari come gli asteroidi in genere non subiscono differenziazioni dal fatto che sono obiettivi così promettenti per l'esplorazione e l'estrazione di minerali.

Formazione Lunare

In effetti, la luna occupa un posto speciale nella scienza planetaria perché è l'unico altro corpo nel sistema solare in cui gli esseri umani hanno messo piede. Il programma Apollo della NASA negli anni '60 e '70 vide un totale di 12 astronauti camminare, rimbalzare e vagare sulla superficie. I campioni di roccia che hanno riportato e gli esperimenti che hanno lasciato hanno permesso di comprendere non solo la nostra luna, ma di come i pianeti si formano in generale, di quanto sarebbe stato possibile altrimenti.

Da quelle missioni e da altri nei decenni successivi, gli scienziati hanno imparato molto sulla luna. Invece di crescere da una nuvola di polvere e ghiaccio come facevano i pianeti nel sistema solare, abbiamo scoperto che il nostro vicino più vicino è probabilmente il risultato di un enorme impatto tra la proto-Terra e un oggetto di dimensioni Marte. Quella collisione ha espulso un enorme volume di detriti, alcuni dei quali successivamente si sono coalizzati nella luna. Dalle analisi di campioni lunari, modelli avanzati di computer e confronti con altri pianeti nel sistema solare, abbiamo imparato tra molte altre cose che gli impatti colossali potrebbero essere la regola, non l'eccezione, agli albori di questo e di altri sistemi planetari.

Portare avanti la ricerca scientifica sulla luna produrrebbe aumenti drammatici nella nostra comprensione di come il nostro satellite naturale è venuto a essere, e quali processi operano su e all'interno della superficie per farlo sembrare come fa.

I prossimi decenni mantengono la promessa di una nuova era di esplorazione lunare, con gli umani che vivono lì per lunghi periodi di tempo, grazie all'estrazione e all'uso delle risorse naturali della luna. Con uno sforzo costante e determinato, quindi, la luna può diventare non solo la dimora di futuri esploratori, ma il perfetto trampolino da cui partire per compiere il nostro prossimo salto da gigante.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation di Paul K. Byrne. Leggi l'articolo originale qui.