Raffreddamento prolungato e degassificazione dei vetri vulcanici di Apollo 17 sulla superficie lunare

Perché il vetro lunare conta

Sulla Luna, minuscole perle di vetro colorate custodiscono indizi su come si è formato il nostro vicino più prossimo, quanto a lungo è rimasto attivo vulcanicamente e persino se ha ospitato per un periodo un’atmosfera sottilissima. Questo studio si concentra sul vetro vulcanico arancione raccolto da Apollo 17 e pone una domanda semplice ma profonda: per quanto tempo queste perle sono rimaste calde e perdenti gas dopo l’eruzione? La risposta riformula la nostra visione delle eruzioni lunari e del modo in cui l’acqua e altri gas si muovono sulla Luna priva d’aria.

Fontane di fuoco su un mondo senza aria

A differenza degli estesi mari di lava che formano i scuri “maria” lunari, alcune eruzioni sulla Luna si sono comportate più come gigantesche fontane di fuoco, scagliando spruzzi di gocce fuse nello spazio. Mentre queste gocce si raffreddavano, si trasformavano in perle di vetro dai colori vividi che riflettono la loro composizione chimica e le profondità da cui sono risalite. Poiché provengono da parti profonde e relativamente primitive del mantello lunare e sono ricche di elementi facilmente evaporabili, queste perle sono tra i migliori registratori naturali dell’interno lunare e della sua riserva nascosta di acqua e altri gas.

Minuscole capsule temporali di gas intrappolato

Il campione di Apollo 17 noto come 74220 è particolarmente prezioso perché contiene tre tipi correlati di materiale: perle di vetro completamente esposte allo spazio, strette tasche di melt completamente intrappolate all’interno dei cristalli e “insenature di melt” parzialmente aperte che collegano il melt interno all’esterno. Le tasche completamente intrappolate preservano l’abbondanza originale di acqua, fluoro, cloro e zolfo prima dell’eruzione. Le tasche parzialmente aperte e le perle esposte mostrano perdite sempre più marcate di questi gas. Confrontando tutti e tre i casi, gli autori ricostruiscono quanto gas è sfuggito e quando. Risultano perdite di acqua e cloro superiori al 90% in molte perle, ben più elevate rispetto allo zolfo, che diffonde più lentamente.

Troppa degassificazione per un volo breve

Studi precedenti assumevano che quasi tutta la perdita di gas avvenisse mentre le gocce erano in “volo libero” dopo essere state scagliate fuori dal condotto—al massimo pochi minuti prima di atterrare. Gli autori hanno messo alla prova questa idea usando modelli dettagliati di come i gas diffondono attraverso il vetro caldo ed escono dalla sua superficie mentre le gocce si raffreddano. Hanno anche modellato la lunga insenatura di melt su scala di 300 micrometri che attraversa un cristallo, la quale dovrebbe conservare un registro della velocità con cui i gas si muovevano lungo di essa. In entrambi i casi, per rendere conto dell’ampia perdita di acqua, fluoro, cloro e zolfo sono stati necessari tempi di raffreddamento e diffusione di molte migliaia di secondi—molto più lunghi di qualunque traiettoria di volo realistica. Anche ipotesi generose su diffusione più rapida non riducono i tempi richiesti a pochi minuti.

Una lunga cottura sotto la polvere lunare

Per risolvere questa discrepanza, gli autori hanno considerato cosa succede dopo l’atterraggio delle perle. Il suolo lunare è estremamente soffice e un cattivo conduttore di calore, quindi uno spesso strato di vetro caldo mescolato a polvere può agire da isolante. I modelli termici mostrano che il vetro arancione sepolto solo a circa 30 centimetri sotto la superficie potrebbe rimanere vicino alla sua temperatura di “transizione vetrosa”—abbastanza caldo perché gli atomi si muovano lentamente—per anni. Quando gli autori hanno aggiunto ai loro modelli una terza fase di sepoltura calda e prolungata, lasciando le perle e le insenature vicino a questa temperatura di transizione per circa tre anni o più, le perdite di gas previste finalmente coincidono con le misure. In questa prospettiva, la maggior parte della degassificazione avviene non in volo, ma durante una lunga e lenta “cottura” sotto la superficie.

Un respiro lunare di lunga durata

Lo studio conclude che il deposito di vetro arancione di Apollo 17 è rimasto caldo e ha continuato a perdere gas come acqua, zolfo e alogeni per anni dopo la fine della fontana di fuoco. Le perle sepolte in epoche precedenti probabilmente si sono raffreddate ancora più lentamente, modificandone le texture e causando ulteriore perdita di gas e successivo “ingassing” da strati sovrastanti. Ciò significa che i depositi piroclastici lunari non sono sorgenti di gas brevi e unici ma emettitori di lunga durata che potrebbero contribuire a sostenere un’atmosfera locale sottile e a convogliare materiale volatile verso i trappole fredde permanentemente in ombra. In breve, le fontane infuocate della Luna potrebbero aver dato luogo a un’esalazione prolungata che ha plasmato silenziosamente la chimica della sua superficie molto tempo dopo che le ultime scintille si sono spente.

Citazione: Ni, P., Zhan, Y. Prolonged cooling and degassing of Apollo 17 volcanic glasses on the lunar surface. Nat Commun 17, 2291 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69087-8

Parole chiave: vulcanismo lunare, perle di vetro piroclastico, degassificazione dei volatili, Apollo 17, atmosfera lunare