Da quando Galileo fu il primo essere umano a guardare la Luna attraverso un telescopio, la nostra comprensione di questo satellite della Terra cambiò per sempre. Non si trattò più di un misterioso oggetto nel cielo, ma un mondo simile al nostro, pieno di montagne a forma di anello e di altre formazioni!

Giovanni Riccioli nel 1651 diede, alle formazioni più rilevanti, il nome di famosi astronomi, mentre chiamò "mari" (in latino "maria", al singolare "mare", come in italiano) le grandi chiazze scure e lisce. Alcuni dei nomi dati da Riccioli ai crateri lunari si riferiscono a personaggi discussi nel sito "Dagli astronomi..." -- Tycho (distinguibile dalle strie luminose che si irradiano da esso), Tolomeo ("Ptolemaeus"), Copernico, Keplero, Aristarco, Ipparco, Eratostene; Metone e Pitagora si trovano sul bordo, vicino al polo nord.

Gli ultimi arrivati, vissuti dopo il XVII secolo, si sono dovuti accontentare degli avanzi: i crateri Newton e Cavendish si trovano sul bordo meridionale della faccia visibile. Anche Goddard e Lagrange sono vicini al bordo. Perfino "Galilaei" è un piccolo insignificante cratere (forse a causa della condanna di Galileo?). Quando però i Russi osservarono per primi la faccia nascosta della Luna, diedero ad un prominente cratere il nome di Tsiolkovsky, che alla fine del XIX secolo promosse l'idea dei voli spaziali.

Nota: Esclusivamente per gli amanti delle curiosità -- tutto quello che avreste voluto sapere, e anche di più. Nelle edizioni dell'Università di Cambridge (1999), è stato pubblicato il testo Mapping and naming the moon: A history of lunar cartography and nomenclature (Una storia della cartografia lunare e della sua nomenclatura) di Ewen A. Whitaker, xix+242 pp., $59.95.

I crateri

Che cos'è che ha prodotto quegli strani "crateri" rotondi? ("Krater" in greco indica una scodella o una coppa a bocca larga). Queste formazioni ricordavano ad alcuni osservatori i crateri vulcanici sulla Terra, o meglio ancora le "caldere" (calderoni) formate dal crollo delle pareti interne di un vulcano, come per esempio il Crater Lake nell'Oregon. Altri studiosi hanno suggerito che i crateri siano stati prodotti dall'impatto di grossi meteoriti, ma questo argomento sembra in contrasto col fatto che la maggior parte dei meteoriti probabilmente arrivano ad angolo radente, per cui il risultato sarebbe non un cratere circolare, ma un solco allungato.

In parte, la giustificazione di questa teoria viene dai resti di impatti, avvenuti sulla Terra, di forma quasi perfettamente circolare, come per esempio il Meteor Crater (Canyon Diablo) in Arizona e il lago Manicougan in Canada, nel Quebec settentrionale (immagine a destra), che ha un diametro di circa 100 km e risale a 214 milioni di anni fa. Si noti che, invece che avere un picco nell suo centro, il lago Manicougan ha un'isoletta circolare. Dopo l'impatto, il terreno si è sollevato rispetto al livello circostante, sospinto dalla pressione del materiale sottostante, che, liquefatto, ha agito come un fluido viscoso cercando di ristabilire un equilibrio tra i diversi componenti. (Per un'altra immagine del lago Manicougan, e per ulteriori informazioni in proposito, si può fare clic qui.)

Anche altri oggetti del Sistema Solare presentano crateri circolari. Sulle grandi lune di Giove, ricoperte di ghiaccio, il ristabilimento dell'equilibrio è molto più pronunciato, poiché il ghiaccio diventa cedevole e fluisce molto più facilmente della roccia. Queste lune mostrano una sorta di "palinsesto" dei crateri, che sono appena dei segni sulla superficie, poiché, al passare del tempo, le pareti che esistevano originariamente si sono livellate al suolo.

La Luna senza aria

Perché? Per le leggi del moto, il centro dell'orbita lunare non è la Terra, ma il centro di gravità del sistema Terra-Luna (questo argomento sarà discusso nella sezione #11a, mentre il centro di gravità è definito nella sezione #25). La localizzazione di quel punto consente agli astronomi di ricavare la massa della Luna, e, da quella, l'intensità della gravità lunare. Sulla superficie della Luna, è stato valutato, la gravità è soltanto 1/6 di quella sulla superficie terrestre.

La gravità è importante per trattenere l'atmosfera. E' infatti la gravità che l'attrae verso il basso, mentre il calore tende a farla sfuggire.

Il calore non è altro che l'agitazione degli atomi e delle molecole. In un solido o un liquido caldo, il calore può essere considerato come un moto che scuote gli atomi e le molecole attorno alla loro posizione di equilibrio, come lo stormire delle foglie al vento. Più alta è la temperatura, più è violento il moto, fino a che il materiale bolle o evapora, quando cioè le scosse liberano completamente le particelle. In un gas, gli atomi e le molecole si muovono casualmente, urtandosi in continuazione (se il gas è denso come lo è nell'atmosfera), e le loro collisioni portano a spiegare bene ("teoria cinetica dei gas") le proprietà dei gas osservate sperimentalmente.

La velocità media di una molecola di un gas dipende dalla temperatura del gas, e, a temperatura ambiente, è confrontabile con quella di un proiettile d'arma da fuoco, piuttosto al di sotto della "velocità di fuga", necessaria per sfuggire alla gravità terrestre. Tuttavia, questa è soltanto la media: le velocità effettive si distribuiscono attorno al valor medio, seguendo la "distribuzione di Maxwell", derivata la prima volta da James Clerk Maxwell, un personaggio che incontreremo di nuovo a proposito della scoperta della teoria della luce a tre colori (sezione #S-4) e a proposito della teoria delle onde elettromagnetiche (sezione #S-5). In accordo con questa distribuzione di Maxwell, ci saranno sempre alcune molecole abbastanza veloci da sfuggire, e, se queste molecole si trovano nella parte alta dell'atmosfera, muovendosi verso l'alto e senza subire ulteriori collisioni, saranno perdute definitivamente.

Per la Terra, il loro numero è troppo piccolo per avere importanza, ma per la Luna, che ha soltanto 1/6 della gravità superficiale terrestre, si può calcolare che qualsiasi atmosfera verrebbe perduta nel giro di qualche era geologica. Anche il pianeta Mercurio, che è soltanto di poco più grande, manca di ogni atmosfera, mentre Marte, con 1/3 della gravità superficiale terrestre, ritiene ancora una sottile atmosfera.

L'acqua evapora facilmente, e, una volta in forma gassosa, viene perduta rapidamente con lo stesso meccanismo. Questo quindi suggerisce che i "mari" non possono essere degli oceani, anche se si continua a chiamarli con quel nome. E' risultato trattarsi invece di distese di basalto, lava solidificata che tanto tempo fa era fuoriuscita da fessure del suolo; attualmente non è stato rilevato sulla Luna alcun fenomeno di vulcanismo, in maniera attendibile. La grande maggioranza dei crateri risale probabilmente ai primordi del Sistema Solare, poiché la lava dei mari ha pochissimi crateri al suo interno, suggerendo che con il suo flusso ha ricoperto quelli preesistenti.

L'idea di una Luna priva di acqua è stata rafforzata dalle rocce lunari, riportate sulla Terra dagli astronauti americani. Le rocce terrestri possono contenere acqua legata chimicamente ("acqua di idratazione"), ma non quelle lunari. L'acqua naturalmente sarebbe essenziale per ogni insediamento umano sulla Luna. Tuttavia, piccole quantità di acqua potrebbero ancora esistere, portate da comete che occasionalmente colpiscono la Luna. Tutta quell'acqua sicuramente evaporerebbe a causa del calore prodotto nella collisione, però una parte potrebbe ricondensarsi in profondi crateri vicino ai poli lunari, che sono permanentemente in ombra e quindi estremamente freddi. Osservazioni effettuate dalla sonda "Clementine" suggeriscono che un tale cratere potrebbe effettivamente contenere uno strato di ghiaccio.