Dallo spazio profondo una ‘radiografia’ della Terra: la Luna svela le zone cieche del plasma

Novità nella ricerca spaziale: i segnali dei navigatori satellitari che usiamo tutti i giorni sono stati intercettati direttamente dalla Luna per studiare l’ambiente che circonda la Terra

Roma, 22 giugno 2026 – Una ricerca guidata dall’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) in collaborazione con il Politecnico di Torino, realizzata nell’ambito dell’esperimento NASA–ASI LuGRE, presenta i risultati della prima caratterizzazione dell’ambiente di plasma terrestre ottenuta tracciando i segnali dei sistemi di navigazione satellitare (GNSS) direttamente dal suolo lunare in un lavoro appena pubblicato sulla rivista scientifica AGU Geophysical Research Letter.

La ionosfera e la plasmasfera terrestri (gli involucri di particelle cariche che avvolgono il nostro pianeta) sono state osservate per la prima volta “dall’esterno”, utilizzando un ricevitore per i segnali dei sistemi di navigazione satellitare (GNSS, come GPS e Galileo) posto sulla superficie della Luna.

È il risultato della missione LuGRE (Lunar GNSS Receiver Experiment), iniziativa congiunta della NASA e dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), che ha volato a bordo del lander Blue Ghost 1 della Firefly Aerospace, lanciato nel gennaio 2025 e atterrato sulla Luna nel marzo dello stesso anno nel sito di Mare Crisium.

A differenza dei sensori a terra o dei satelliti in orbita bassa, che osservano la ionosfera “dal basso”, LuGRE ha guardato verso la Terra: i segnali dei satelliti GNSS hanno raggiunto il ricevitore lunare dopo aver attraversato il plasma terrestre lungo traiettorie quasi orizzontali, su percorsi lunghi oltre 380.000 chilometri. Questa geometria, una sorta di “radiografia di profilo”, ha permesso di sondare regioni dello spazio circumterrestre molto difficili da misurare con tecniche tradizionali.

Esiste infatti una vera e propria “zona cieca” tra circa 1.000 e 8.000 chilometri di quota, la regione di transizione tra la ionosfera e la plasmasfera. È un intervallo che i radar a terra raggiungono solo da pochissimi siti nel mondo e in modo non continuativo mentre i satelliti in orbita bassa non lo coprono affatto. Proprio in questa zona di transizione si concentrano molti dei processi che governano la dinamica dell’ambiente spaziale terrestre, che incidono sulla qualità dei segnali satellitari: il contenuto di plasma può infatti spiegare fino al 60% del ritardo notturno dei segnali GNSS, con effetti diretti su navigazione e telecomunicazioni.

Per derivare la densità del plasma, i ricercatori hanno calcolato il Contenuto Elettronico Totale (TEC) lungo le traiettorie dei segnali di GPS e Galileo e lo hanno confrontato con le previsioni del Global Core Plasma Model (GCPM), uno dei modelli di riferimento per descrivere l’ambiente di plasma interno alla magnetosfera.

L’analisi delle misure di LuGRE conferma la capacità del modello di riprodurre la morfologia generale dell’ambiente di plasma, evidenziando tuttavia discrepanze significative nella regione di transizione.

Nella fase diurna il modello sovrastima la densità del plasma, segno di una capacità di ‘ricarica’ della ionosfera inferiore a quella ipotizzata mentre nella fase notturna, le misure mostrano densità superiori alle attese. Le osservazioni hanno inoltre evidenziato strutture fini della densità elettronica non riprodotte dai modelli e hanno permesso di ‘vedere’ il confine geometrico della plasmasfera, distinguendo le regioni dense a basse latitudini da quelle rarefatte delle alte latitudini.

I risultati dimostrano che la superficie lunare offre un punto di osservazione privilegiato per studiare “dall’esterno” il plasma terrestre. Questo studio rappresenta una dimostrazione di principio, ottenuta sfruttando in modo opportunistico i segnali GNSS; in prospettiva, un osservatorio permanente sulla Luna potrebbe trasformare queste misure sporadiche in un monitoraggio continuo e globale.

Combinando il moto orbitale mensile della Luna con la rotazione giornaliera della Terra, un ricevitore stabile potrebbe misurare sistematicamente il plasma a tutte le ore locali e tutte le latitudini, aprendo la strada a una ricostruzione quadridimensionale delle strutture di plasma e a una migliore comprensione dei fenomeni di “meteorologia spaziale” (space weather) che possono disturbare satelliti, sistemi di navigazione e comunicazioni.

“Per la prima volta abbiamo usato la Luna come punto di vista per osservare il plasma che circonda la Terra, colmando una lacuna osservativa che resisteva da decenni – spiega Claudio Cesaroni, primo ricercatore dell’INGV e primo autore dello studio – Le differenze che troviamo rispetto ai modelli ci dicono che la rappresentazione attuale dell’ambiente circumterrestre deve ancora essere o affinata”.

“Questo lavoro nasce da una collaborazione tra geofisica e ingegneria della navigazione satellitare – continua Claudio Cesaroni – La geometria Terra-Luna ci rende particolarmente sensibili alle quote più alte, dove il contributo della plasmasfera è dominante e più difficile da misurare con gli strumenti convenzionali”.

Lo studio è frutto della collaborazione tra l’INGV e il Politecnico di Torino, che si è avvalsa del supporto del Centro di Osservazioni Spaziali della Terra (COS) dell’INGV.

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