Ghiaccio subsuperficiale in crateri doppiamente in ombra rivelato dal radar ad apertura sintetica a doppia frequenza di Chandrayaan-2

Perché il ghiaccio nascosto sulla Luna è importante

L’acqua sulla Luna non è solo una curiosità scientifica; può rappresentare una possibile ancora di salvezza per futuri astronauti. Il ghiaccio sepolto nel regolito lunare potrebbe essere trasformato in acqua potabile, ossigeno respirabile e persino combustibile per razzi. Questo studio esplora alcuni dei luoghi più freddi e più bui del polo sud lunare — minuscoli crateri “doppiamente in ombra” — per capire se nascondono depositi di ghiaccio duraturi appena sotto la superficie.

Gli angoli più freddi della Luna

La Luna ha un’inclinazione assiale minima, quindi nelle regioni polari la luce solare scivola sull’orizzonte invece di salire alta nel cielo. I fondi dei crateri profondi vicino ai poli non vedono mai il Sole, diventando regioni permanentemente in ombra più fredde dell’azoto liquido. All’interno di alcuni di questi crateri oscuri si trovano crateri ancora più piccoli i cui bordi rialzati bloccano non solo la luce solare diretta ma anche la debole luce diffusa e il calore provenienti dal terreno circostante più luminoso. Queste particolari nicchie “doppiamente in ombra” possono raggiungere temperature attorno ai 25 kelvin, abbastanza basse da consentire al ghiaccio d’acqua di sopravvivere per miliardi di anni, se vi fosse mai giunto.

Usare il radar per vedere sotto l’oscurità

Poiché questi crateri sono completamente neri, le fotocamere ordinarie faticano a rivelare cosa si trova sui loro fondi. Perciò la sonda Chandrayaan‑2 impiega uno strumento radar a doppia frequenza che invia onde radio e registra gli echi. Misurando come cambia la polarizzazione — ovvero l’orientamento — delle onde al ritorno, gli scienziati possono dedurre se il segnale proviene da una superficie rocciosa ruvida oppure da materiale che diffonde le onde all’interno del proprio volume, come fa il ghiaccio. Si usano due quantità chiave: il rapporto di polarizzazione circolare (quanto del segnale ritornato conserva la stessa rotazione delle onde originali) e il grado di polarizzazione (quanto organizzato rimane il segnale ritornato). Il ghiaccio sepolto nel suolo tende a produrre un rapporto elevato ma un grado di polarizzazione molto disordinato e quindi basso, perché le onde rimbalzano all’interno dello strato ghiacciato.

Caccia al ghiaccio in nove crateri in ombra

Il team ha esaminato nove crateri doppiamente in ombra all’interno di tre crateri più grandi del polo sud chiamati Faustini, Haworth e Shoemaker. Hanno combinato i dati radar con mappe topografiche dettagliate e immagini ad alta risoluzione dallo strumento ShadowCam, in grado di vedere il terreno debolmente illuminato all’interno delle ombre. Molti crateri presentano massi lungo i bordi e le pareti, ma i loro fondi scuri tendono a essere relativamente lisci, riducendo una comune fonte di segnali radar fuorvianti. I crateri variano in dimensione da meno di un chilometro fino a quasi tre chilometri di diametro, con pendenze delle pareti e profili del bordo diversi, incluso un bordo particolarmente marcato a forma di lobo in un piccolo cratere chiamato F2 dentro Faustini.

Una nuova impronta radar per il ghiaccio sepolto

Quattro dei nove crateri — F2, F3, H3 e S1 — si distinguono per avere sia rapporti di polarizzazione circolare elevati (sopra uno) sia gradi di polarizzazione estremamente bassi tra 0,1 e 0,13. Studi precedenti avevano suggerito che materiali ricchi di ghiaccio dovrebbero mostrare un grado di polarizzazione inferiore a circa 0,35; questo lavoro trova che in questi crateri ultrafreddi i valori sono ancora più bassi, perfezionando l’impronta radar per il ghiaccio sepolto in «rapporto maggiore di uno e grado di polarizzazione inferiore a 0,13». Le pareti circostanti dei crateri, i materiali espulsi e un cratere più antico vicino chiamato Tooley presentano o rapporti bassi, o polarizzazione più alta, o entrambe le cose, coerente con roccia ruvida piuttosto che ghiaccio. I risultati suggeriscono che dove compare la firma radar raffinata, l’eco è dominata dalla dispersione di volume dovuta a ghiaccio mescolato nei primi metri del regolito.

Indizi da un bordo di cratere insolito

Il cratere F2 offre un caso particolarmente convincente. Presenta la firma radar più forte ed estesa di tutti e nove i crateri e un bordo rialzato e lobato che avvolge il suo margine. Le misure di elevazione mostrano che F2 si è formato centinaia di metri sotto il piano circostante di Faustini, in profondità nella zona permanentemente in ombra. Gli autori sostengono che l’impatto che ha creato F2 abbia probabilmente perforato uno strato contenente ghiaccio, proiettando materiale ghiacciato e fangoso che si è poi congelato nella forma particolare del bordo osservato oggi. Altri crateri con deboli segni radar di ghiaccio non presentano bordi così drammatici, forse perché i loro impatti non hanno raggiunto lo strato di ghiaccio o perché il ghiaccio è arrivato più tardi accumulandosi semplicemente nel terreno freddo.

Cosa significa per i futuri esploratori lunari

Nel complesso, lo studio conclude che il ghiaccio subsuperficiale al polo sud lunare è a macchia di leopardo piuttosto che uniforme, anche all’interno di questi trappole ultrafredde. Solo quattro dei nove crateri doppiamente in ombra mostrano segni forti o parziali di ghiaccio sepolto nel sottosuolo superficiale, e F2 sembra essere l’obiettivo più ricco. Allo stesso tempo, il lavoro fornisce un test radar più netto per individuare depositi di ghiaccio autentici e distinguerli dal terreno semplicemente ruvido. Per future missioni che cercheranno di sfruttare le risorse ghiacciate della Luna, questi crateri doppiamente in ombra — e in particolare F2 in Faustini — sembrano luoghi promettenti per trivellare, prelevare campioni e forse un giorno estrarre acqua per sostenere una presenza umana prolungata oltre la Terra.

Citazione: Sinha, R.K., Bharti, R.R., Acharyya, K. et al. Subsurface ice in doubly shadowed craters as revealed by Chandrayaan-2 dual frequency synthetic aperture radar. npj Space Explor. 2, 22 (2026). https://doi.org/10.1038/s44453-026-00038-9

Parole chiave: ghiaccio lunare, polo sud lunare, crateri permanentemente in ombra, mappatura radar, risorse spaziali