Elementi geomorfologici lunari in un semplice glossario

Andrea Mistretta

Andrea Mistretta

Elementi geomorfologici lunari astrofarm

Conoscere meglio gli elementi geomorfologici lunari è certamente molto affascinante per chi è appassionato di astronomia. La superficie lunare è un mondo da osservare con i nostri telescopi, ricca di innumerevoli particolari, crateri di diverse dimensioni, zone più scure, geometrie e forme sicuramente di grande impatto, ma che molto spesso non capiamo cosa siano o come si siano formate. Questa sezione, tra i diversi obiettivi, ha quello di cercare di portare alla luce nel mondo degli astrofili e dell’astronomia amatoriale un po’ di chiarezza.
Per questo motivo, abbiamo deciso di stilare un semplice glossario degli elementi geomorfologici principali che possiamo individuare sulla superficie lunare, cercando di non entrare troppo nel dettaglio (ci sarebbe un mondo da raccontare, e chissà forse lo faremo più avanti…) affiancandoli anche a delle immagini riprese con i nostri telescopi amatoriali, e che quindi chiunque di noi può replicare con la propria strumentazione, facendo osservazione o astrofotografia.

Suolo lunare e regolite

Il suolo lunare è la parte più superficiale della crosta lunare, formato da un materiale consistente in polvere e detriti di dimensioni estremamente variabili detto Regolite. Lo spessore del suolo lunare è molto variabile, ma in linea generale è di 5-10m circa nei mari e si ispessisce fino anche ai 100m negli altopiani. La regolite è il prodotto di fenomeni erosivi superficiali e attività vulcanica esplosiva di tipo piroclastico. Gli impatti meteorici rivestono un ruolo determinante nella sua formazione (ejecta), assieme all’azione erosiva del vento solare  e ai fenomeni gravitativi (frane).

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Immagine 1 Elementi geomorfologici lunari: Impronta sulla Regolite, immagine passata alla storia come la rappresentazione di uno dei primi passi dell’uomo sul suolo lunare durante
la missione dell’Apollo 11 del 1969. Immagine acquisita da Buzz Aldrin, Nasa credits.
Mari e Altopiani

Innanzitutto, la prima cosa che cade all’occhio quando osserviamo la Luna è che ci sono delle zone più chiare e delle zone più scure. Le zone chiare vengono chiamate “Altopiani”, mentre quelle scure formano i “Mari”. Gli altopiani occupano più del 50% del lato visibile della Luna ed è quello in cui possiamo osservare la maggior parte dei crateri.

I Mari, invece, appaiono all’osservazione più omogenei, interessati da qualche grande o piccolo cratere, contornati da Altopiani o catene montuose.

In base alla grandezza del Mare, possiamo distinguere una nomenclatura variegata (Oceanus, Mare, Lacus, Palus), ma fondamentalmente si tratta di grandi o piccoli bacini che nella storia evolutiva lunare sono stati interessati da attività vulcanica effusiva (colate laviche).Un altro termine che incontriamo spesso è “Sinus”. Avremo senz’altro sentito parlare del Sinus Iridum, detto anche Baia o Golfo degli Arcobaleni, ma ce ne sono diversi meno gettonati. Il Sinus consiste in un Golfo, cioè un tratto di “costa” sub-circolare che delimita un Mare. Nel caso del Sinus Iridum, infatti, osserviamo un golfo formato dalla costa che delimita una parte della zona settentrionale del Mare Imbrium.

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Immagine 2 Elementi geomorfologici lunari: Faccia visibile della Luna. Le macchie più scure rappresentano i mari, quelle più chiare vanno a formare gli Altopiani.
Immagine di Andrea Mistretta.
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Immagine 3 Elementi geomorfologici lunari: Ripresa del Mare Imbrium settentrionale. Si notano delle zone pianeggianti più o meno scure e dei rilievi più chiari. In immagine è presente anche il Sinus Iridum, che abbiamo portato come esempio in descrizione. Immagine di Andrea Mistretta.
I Crateri da impatto

Un altro grande elemento geomorfologico è il cratere da impatto. Di crateri ne possiamo osservare grandi e piccoli, più o meno evidenti, di forme generalmente circolari, ma non solo. Il cratere ha una struttura generale ben definita, la cui conservazione è strettamente legata al tipo di evoluzione e al grado di erosione dello stesso. Senza entrare troppo nel dettaglio, possiamo dire che più il cratere è giovane e più i suoi tratti morfologici caratteristici sono evidenti. Più il cratere è vecchio e più questi elementi sono erosi, e di conseguenza anche meno riconoscibili. L’età del cratere non è assolutamente l’unico fattore che entra in gioco in questo campo. Infatti, la morfologia del cratere dipenderà anche dall’entità dell’impatto meteorico, dalla tipologia di superficie interessata nell’impatto, dallo spessore della regolite, dall’angolo di inclinazione e altro. Però, per semplicità, in questo articolo tratteremo in generale la morfologia tipica del cratere da impatto.

Possiamo distinguere due tipologie fondamentali di crateri:
  • Crateri semplici
  • Crateri complessi

I crateri semplici sono interessati da una depressione circolare scavata con dei bordi rialzati che la delimitano. Questa depressione è generalmente ricoperta da detriti che la riempiono. La depressione prende il nome di “Pianoro”. Il rapporto tra profondità e diametro del cratere è intorno a 1:5-1:7. Questo significa che avremo dei crateri molto profondi in relazione al loro diametro.

I crateri complessi sono molto più variegati, ma possiamo riconoscere delle strutture che si ripetono. Intanto, il rapporto profondità-diametro è minore rispetto ai crateri semplici, e va da 1:10 a 1:20. Questo significa che i crateri complessi sono generalmente meno profondi in relazione al loro diametro. Come nel caso dei crateri semplici, riconosciamo una depressione centrale e dei bordi rialzati. Tuttavia, al centro della depressione è presente un “Picco centrale”, che appare come una montagna più o meno ripida. Spesso, possiamo riconoscere anche uno o più anelli di Picchi centrali.

Intorno al pianoro possiamo osservare una serie di gradoni circolari. Questi gradoni prendono il nome di “Terrazzamenti”. I terrazzamenti sono delle porzioni di crosta lunare interessate da faglie di tipo normale (o dirette). Queste rappresentano delle superfici di scorrimento tra enormi porzioni di roccia in cui si ha uno sprofondamento di tipo gravitativo ed estensionale. Questi sistemi vengono anche nominati “Horst-Graben”, dove Horst rappresenta la parte di crosta più elevata e il graben la zona più depressa. I terrazzamenti non sono sempre ben evidenti e non sono necessariamente sempre presenti. 

Gli Ejecta

Gli “Ejecta” (dal latino: cose gettate fuori) rappresentano i detriti che sono stati espulsi durante l’impatto meteorico e che sono andati a depositarsi attorno al cratere.

Attorno al bordo del cratere notiamo una zona di detriti rigonfiata che si avvalla lentamente verso l’esterno. Questi detriti vanno a formare un anello continuo rigonfiato e prendono il nome di “Ejecta continui”, proprio per la continuità con cui formano il bordo rigonfiato attorno al cratere. Allontanandoci sempre più dal  cratere, individuiamo gli “Ejecta discontinui”, chiamati così proprio per il fatto che sono detriti provenienti dal cratere principale, ma che, essendo presenti in quantità minore, non riescono più a formare una struttura omogenea e continua attorno al cratere, ma vanno a creare delle formazioni che si presentano come delle chiazze chiare in mezzo a delle zone più scure. Nei casi meglio conservati, possiamo riconoscere ejecta discontinui a raggi che hanno come centro il cratere e che hanno una lunghezza variabile. La forma caratteristica formata da questi raggi prende il nome di “Raggiera”. Un caso eclatante è la raggiera di Tycho,  facilmente visibile con qualsiasi telescopio o anche con un semplice binocolo. 

Intorno al cratere principale possiamo riconoscere dei “Crateri secondari”, dovuti all’impatto di  grandi detriti espulsi nell’impatto primario. In questi eventi rientrano anche le “Catene di crateri secondari”, cioè delle scie di crateri più o meno lunghe. Per fare un esempio, potremmo citare la famosa Catena Davy. 

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Immagine 4 Elementi geomorfologici lunari: Il cratere Copernicus è uno dei crateri più rappresentativi della superficie lunare. Essendo un cratere relativamente giovane, si evidenzia un’ottima conservazione degli elementi morfologici che lo caratterizzano. Immagine di Andrea Mistretta.
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Immagine 5 Elementi geomorfologici lunari: I crateri Ptolemaeus, Alphonsus, Arzachel e Albategnius, oltre ad una moltitudine di crateri minori. Immagine di Andrea Vanoni.
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Immagine 6 Elementi geomorfologici lunari: Altra zona fortemente interessata da craterizzazione da impatto. Zona di Deslandres e Pitatus. Immagine di Andrea Mistretta.
Monti e catene montuose

Sulla superficie lunare sono osservabili monti e catene montuose. I complessi di montagne vengono chiamati “Montes”, mentre in presenza di un singolo rilievo si parla di “Mons”. I complessi di montagne vanno a formare in alcune zone delle vere e proprie catene montuose. Le principali le troviamo attorno al Mare Imbrium. Queste si estendono per centinaia di chilometri e possono raggiungere altezze di migliaia di metri. Nei Montes Appenninus troviamo la montagna più alta della Luna, il Mons Huygens, con un’altezza di 5500m! Alcuni monti possono essere delle vette rimaste emerse durante l’attività effusiva dei grandi bacini lunari (Mons Pico, Teneriffe etc), ma non solo. Infatti, diversi monti sono il risultato di attività vulcanica avvenuta sulla superficie lunare, con la formazione di “Domi”, “Vulcani a scudo” e Coni. Anche in questo caso, entreremo nel dettaglio prossimamente

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Immagine 7 Elementi geomorfologici lunari: Nella foto si possono riconoscere le catene montuose attorno al Mare Imbrium. A Est di Plato vediamo i Montes Alpes, tagliati dalla Vallis Alpes. Continuando verso Sud riconosciamo i Montes Caucasus. Infine, a Sud di Archimedes sono presenti i Montes Appenninus che sono delimitati verso ovest dal cratere Eratosthenes.
Immagine di Andrea Vanoni.
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Immagine 8 Elementi geomorfologici lunari: Il Mons Piton e il Promontorium Agassiz, situati nella zona orientale del Mare Imbrium. Il Mos Piton è un rilievo rimasto emerso durante l’attività vulcanica effusiva del bacino. Immagine di Andrea Mistretta.
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Immagine 9 Elementi geomorfologici lunari: Il Mons Pico e i Montes Teneriffe, anch’essi rilievi rimasti emersi nel Mare Imbrium. Immagine di Andrea Mistretta.
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Immagine 10 Elementi geomorfologici lunari: Il Mons Rumker è un apparato vulcanico isolato situato nell’Oceanus Procellarum. Immagine di Andrea Mistretta.
Valli

Le “Valli” sono delle depressioni morfologiche che tagliano l’andamento di complessi montuosi o di altopiani. Avendo introdotto precedentemente il termine Horst-Graben, possiamo osservare come le valli rappresentino dei Graben, quindi delle depressioni formatesi per la presenza di faglie normali in cui è avvenuto lo sprofondamento gravitativo della parte centrale del substrato roccioso. Sicuramente la valle più famosa è la Vallis Alpes, molto spesso utilizzata dagli astrofili per stimare la turbolenza atmosferica, in base alla risoluzione della Rima interna della Valle.

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Immagine 11 Elementi geomorfologici lunari: La Vallis Alpes, una depressione morfologica che taglia in due i Montes Alpes. Come già detto, si tratta di un Graben tettonico.
Immagine di Andrea Vanoni.
Rimae

Sulla superficie lunare vediamo spesso delle linee più o meno sinuose. Qualche volta le troviamo dentro pianori di crateri, altre volte nei mari. Qualche volta sembrano dei fiumi, altre volte delle linee dritte che spaccano il terreno. Ebbene, queste sono le Rimae, cioè delle depressioni nel suolo lunare di genesi differente. Possiamo dividere la struttura di queste formazioni in 3 categorie:

Rimae sinuose, con un andamento che ricorda un fiume. Possono andare a formare dei veri e propri meandri. Queste Rimae derivano da un’attività effusiva e rappresentano dei veri e propri fiumi di lava. Abbiamo citato in precedenza la Rima della Vallis Alpes, ma ce ne sono davvero tante su tutta la superficie. Una che sicuramente merita di essere ricordata è la Rima Hadley, situata vicino al sito di allunaggio dell’Apollo 15.

Rimae arcuate, con un andamento curvilineo. Si trovano spesso sui bordi dei Mari. La loro origine è sempre di carattere igneo. Si pensa si formino durante fasi di raffreddamento della lava su questi grandi bacini. Ne sono un esempio le Rimae Sulpicius Gallus, situate nel bordo meridionale del Mare Serenitatis.

Rimae rettilinee, sono delle fratture di lunghezza variabile. In genere, indicano fenomeni tettonici, come presenza di enormi faglie, sistemi di Horst Graben, o fenomeni di deformazione fragile da raffreddamento di lave. Possono arrivare a a centinaia di km di lunghezza. Come non ricordare le Rimae Sirsalis o i crepacci delle Rimae Gassendi.

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Illustrazione 12 Elementi geomorfologici lunari: Le Rimae Sirsalis, esempio di strutture di rimae rettilinee, connessa ad un’attività di tipo tettonico. Immagine di Andrea Mistretta.
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Immagine 13 Elementi geomorfologici lunari: La Rima Hadley, esempio di Rima sinuosa con un andamento meandriforme. Conosciuta anche per essere il sito di allunaggio dell’Apollo 15. Immagine di Andrea Vanoni.
Corrugamenti

I “Corrugamenti” sono delle formazioni visibili in superficie soprattutto nei mari, ma che possono estendersi negli altopiani adiacenti. Appaiono come dei rigonfiamenti più o meno regolari che formano delle creste. Possiamo distinugere delle tipologie con pendenza bassa o alcuni corrugamenti più alti e stretti, in genere con una pendenza più elevata. La loro natura è ancora oggetto di discussione, ma è largamente accettato che queste morfologie si siano formate per deformazione  duttile e fragile (pieghe e faglie) della superficie in relazione all’attività effusiva che ha interessato i grandi bacini lunari. Non è ancora chiara la profondità di queste strutture. 

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Immagine 14 Elementi geomorfologici lunari: Il Mare Crisium, situato nella zona orientale della faccia visibile della Luna. Possiamo notare i vari corrugamenti presenti nel bacino. Immagine di Andrea Mistretta.
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Immagine 15 Elementi geomorfologici lunari: Il Sinus Iridum, altro luogo dove si possono notare corrugamenti ben evidenti sulla distesa del Mare Imbrium. Immagine di Andrea Mistretta.
Caldere e Pit craters

Sulla superficie lunare possiamo riconoscere dei crateri senza accumulo di ejecta sul bordo o con un bordo molto basso. Queste caratteristiche morfologiche implicano che i crateri di questo tipo si siano formati per collasso piuttosto che per impatto meteorico. E’ in questo caso che si parla di “Caldere”. Le caldere si formano quando viene emessa una notevole quantità di materiale dalla camera magmatica che si svuota parzialmente, con conseguente collasso del substrato sovrastante.  I “Pit craters”, letteralmente crateri a pozzo, sono dei crateri di entità minore che si formano a causa del collasso del terreno per la presenza di cavità nel substrato. Quando questi piccoli crateri sono allineati a causa del cedimento dei tetti di “Tunnel di Lava”, ne deriva un “Pit Crater Chain”, cioè una catena di crateri. Un esempio famoso di Pit Crater Chain è situato lungo la Rima Hyginus. 

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Immagine 16 Elementi geomorfologici lunari: A sinistra la Rima Hyginus, a destra la Rima Ariadeus. La Rima Hyginus è un esempio di Catena di Pit Craters, un susseguirsi di crateri all’interno della Rima formatisi per il cedimento del tetto di un tunnel di lava. Al centro della Rima è situato il cratere Hyginus, una piccola caldera. Immagine di Andrea Vanoni.
Rupes

Le “Rupes” sono delle scarpate di natura tettonica presenti sulla superficie lunare. Si tratta dunque di dislivelli superficiali con pendenza più o meno elevata, generalmente dovuti alla presenza di faglie. La Rupes Recta, ad esempio, è costituita da un sistema di almeno 5 faglie molto ravvicinate tra loro che vanno a creare una delle formazioni più interessanti visibile sulla superficie lunare. 

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Immagine 17 Elementi geomorfologici lunari: La Rupes Recta, la rupe più famosa della superficie lunare. Appare come una lunga muraglia, ma in realtà si può notare un sistema
più complesso di faglie che la interessano nella sua estensione. Immagine
di Andrea Vanoni.
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Immagine 18 Elementi geomorfologici lunari: La Rupes Altai, altro esempio di rupe visibile sulla superficie lunare. Si estende a Ovest di Fracastorius e del Mare Nectaris, ed è delimitata a Sud dal Cratere Piccolomini, visibile anche in foto. Immagine di Andrea Vanoni.

Come avrete potuto notare, la superficie lunare, che può sembrare una landa desolata e monotona all’apparenza, è un mondo di morfologie diverse, ognuna delle quali ha una sua storia evolutiva che la contraddistingue. In questo breve articolo abbiamo cercato di descrivere brevemente quelle che sono le principali morfologie fin’ora studiate. Ma siamo consapevoli che una descrizione poco approfondita prevede anche una semplificazione della tematica. In futuro cercheremo di approfondire la geologia lunare portando degli esempi specifici, attraverso l’ausilio di immagini riprese con i nostri telescopi amatoriali, perché fortunatamente non abbiamo necessariamente bisogno del telescopio Hubble o della LRO per evidenziare le caratteristiche principali delle formazioni lunare.

Cieli sereni, 

Andrea Mistretta

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