Uno studio su Acta Astronautica analizza otto pozzi vulcanici e individua configurazioni favorevoli per comunicazioni e osservazioni. Le grotte lunari entrano nella pianificazione delle missioni attraverso mappe di visibilità, modelli del terreno e simulazioni delle riprese.
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Grotte lunari: due algoritmi per scegliere dove atterrare e cosa osservare
L’esplorazione delle grotte lunari comincia prima della discesa nel sottosuolo. Comincia dalla scelta di un punto di atterraggio e dalla possibilità di mantenere un collegamento con il robot. Uno studio pubblicato nel 2026 su Acta Astronautica affronta questo problema con due algoritmi. Il primo misura la visibilità tra una piattaforma mobile e un lander. Il secondo ricostruisce le porzioni di parete e di cavità osservabili da una telecamera. [web:3]
Il lavoro, intitolato “Line-of-Sight as a key element of exploration missions into lunar volcanic pits, caves, and tubes”, è firmato da Ramon Margarit, Jordi Gómez Jodar, Anna Mittelholz, Valentin T. Bickel e Simon Stähler. La ricerca considera otto pozzi dei mari lunari, selezionati per la disponibilità di modelli digitali del terreno e di aree adatte alla valutazione dell’atterraggio. [web:3]
Al centro dell’analisi c’è la visibilità. La linea di vista, indicata con la sigla LoS, descrive un percorso geometrico non interrotto dal terreno. Per le piccole missioni robotiche è un requisito importante. Antenne compatte e disponibilità energetiche limitate rendono difficile compensare l’occultamento prodotto da pareti, bordi e rilievi. [web:3]
Pozzi vulcanici lunari: il terreno condiziona le comunicazioni
I pozzi vulcanici sono aperture prodotte dal collasso del terreno sopra un vuoto. Alcuni mostrano pareti verticali, tratti aggettanti e possibili prosecuzioni sotto la superficie. Attorno all’apertura può svilupparsi un imbuto di regolite. Il fondo contiene spesso blocchi e accumuli di materiale crollato. Questi elementi complicano sia il movimento sia l’osservazione. [web:72]
Il primo algoritmo utilizza modelli digitali del terreno, o DTM. Calcola quali punti restano visibili da una determinata posizione del lander. La valutazione tiene conto della geometria delle piattaforme e dell’altezza degli elementi coinvolti. Spostare il punto di atterraggio può quindi modificare sensibilmente l’area servita dal collegamento diretto. [web:3]
Le configurazioni più favorevoli raggiungono una copertura LoS del 90,3%. Tra gli esempi indicati figura una posizione prossima al pozzo di Marius Hills, a 14,085° di latitudine nord e 303,222° di longitudine est. La percentuale descrive la copertura geometrica nel dominio analizzato e nelle condizioni simulate. Non rappresenta una garanzia di collegamento radio continuo durante l’intera missione. [web:3]
Marius Hills: osservare a 30 metri di profondità senza scendere nel pozzo
Il secondo algoritmo impiega il ray-casting. Il metodo simula raggi che partono dalla telecamera e intersecano un modello tridimensionale. Consente di determinare quali superfici entrano nel campo visivo e quali restano nascoste. Lo studio applica questa procedura a un modello geometrico del pozzo di Marius Hills. [web:3]
I risultati mostrano che, da gran parte delle posizioni considerate, un robot potrebbe osservare fino a circa 15 metri di profondità. Questa configurazione non richiederebbe di attraversare pendii dell’imbuto superiori a circa 5°. Un esploratore progettato per il terreno dei pozzi, come quello previsto dal concetto LunarLeaper, potrebbe ottenere osservazioni più profonde. [web:3]
Con una telecamera collocata a circa 0,7 metri dal suolo e uno spostamento su una pendenza di circa 10°, il modello indica la possibilità di distinguere la prosecuzione cavernicola ipotizzata a circa 30 metri di profondità. Sono quote di osservazione, non profondità raggiunte dal robot. Il risultato riguarda inoltre la geometria simulata e non una ripresa già effettuata sul posto. [web:3]
LunarLeaper e grotte lunari: ricognizione dal bordo e geofisica di superficie
LunarLeaper è un concetto di missione sviluppato per studiare i pozzi attraverso un robot dotato di zampe. L’obiettivo è raggiungere terreni difficili vicino al bordo e integrare immagini con misure geofisiche. La strumentazione proposta comprende un radar per il sottosuolo, un gravimetro, una camera scientifica e uno spettrometro. Le zampe possono anche contribuire a esperimenti sulle proprietà meccaniche della regolite. [web:62][web:63]
La linea di vista mette così in relazione tre scelte. La prima riguarda il luogo di atterraggio. La seconda interessa il percorso del robot. La terza determina quali obiettivi scientifici possano essere osservati. Gli algoritmi dello studio forniscono strumenti per coordinare queste scelte nella preparazione delle missioni verso le grotte lunari. [web:3]
Relazione di approfondimento sulle grotte lunari: cavità osservate, scoperte e metodi di esplorazione
Grotte lunari e tubi lavici: origine e forme del sottosuolo
Le grotte lunari più studiate sono legate al vulcanismo e ai processi di collasso. Un tubo lavico può formarsi quando la parte esterna di una colata si raffredda e crea una copertura. La lava continua a scorrere sotto questa crosta. Quando il flusso diminuisce o si svuota, può rimanere un condotto. Il cedimento locale del tetto apre una finestra verso il sottosuolo, chiamata skylight. [web:21][web:29]
L’apertura e la galleria non sono la stessa struttura. Il pozzo è la parte visibile dall’orbita. Il condotto può proseguire lateralmente, sotto una copertura rocciosa. Il suo sviluppo dipende dalla storia della colata e dai crolli successivi. In altri contesti, le depressioni si trovano nei materiali fusi dagli impatti e poi solidificati. [web:72]
Questa distinzione è essenziale per leggere il paesaggio. Un allineamento di aperture può indicare una struttura sotterranea comune. Una singola depressione può invece corrispondere a un vuoto circoscritto. La classificazione combina forma, contesto geologico e osservazioni del fondo. [web:72][web:43]
Cavità lunari censite: centinaia di pozzi, origini differenti
Il censimento orbitale ha individuato centinaia di depressioni di collasso. Uno studio di Robert V. Wagner e Mark S. Robinson, pubblicato nel 2022 sul Journal of Geophysical Research: Planets, descrive quasi 300 pozzi. La maggioranza si trova in depositi di materiale fuso da impatto, all’interno di grandi crateri relativamente giovani, con età inferiori a circa un miliardo di anni. [web:72][web:76]
Gli autori hanno esaminato anche 21 pozzi esterni a questi depositi. Quattro presentano un contesto particolarmente indicativo di tubi lavici. Le altre strutture conservano interesse per l’accesso al sottosuolo e per la stratigrafia dei mari. Le pareti possono esporre successioni basaltiche per spessori di circa 20–100 metri. [web:72]
Il numero dei pozzi censiti non equivale quindi al numero di gallerie rilevate. È un inventario di aperture e depressioni riconoscibili nelle immagini. Il Pits Atlas di LROC raccoglie coordinate, dimensioni dell’imbuto, dimensioni interne e profondità. Questi parametri permettono di confrontare siti molto diversi senza ridurli a un’unica categoria. [web:78]
Marius Hills: dalla scoperta di Kaguya ai modelli tridimensionali
Il pozzo di Marius Hills si apre nell’Oceanus Procellarum, all’interno di una regione vulcanica attraversata da canali sinuosi. Fu individuato nelle immagini della missione giapponese SELENE, nota come Kaguya, e descritto nella letteratura scientifica nel 2009. Le successive riprese di LRO hanno documentato meglio il fondo e le pareti. [web:22][web:43]
La scheda attuale del Pits Atlas colloca il centro a 14,0917° nord e 303,2299° est. Riporta un imbuto di circa 79–92 metri e un’apertura interna di circa 49–55 metri. La profondità indicata, ricavata da modellazione stereoscopica, è di 40 metri. L’imbuto contribuisce per circa 10 metri al dislivello. [web:82]
Questi valori descrivono parti precise della struttura. Le dimensioni dell’imbuto non coincidono con quelle dell’apertura interna. Le stime delle prime immagini LROC riportavano invece circa 34 metri di profondità e dimensioni di 65 per 90 metri. Il rilievo stereoscopico offre una caratterizzazione successiva, utile per la pianificazione geometrica delle osservazioni. [web:11][web:82]
Il fondo appare relativamente piano, ma contiene blocchi. Vicino alla sua quota sono presenti piccoli aggetti su entrambi i lati. La struttura rende Marius Hills adatta a studiare insieme stratigrafia, collasso, accessibilità e possibile prosecuzione sotterranea. È anche il sito sul quale si concentra la simulazione delle riprese proposta dal nuovo studio sulla linea di vista. [web:82][web:3]
Tubi lavici di Marius Hills: radar Kaguya e gravità GRAIL
Nel 2017 un gruppo internazionale ha analizzato i dati del Lunar Radar Sounder di Kaguya nella regione di Marius Hills. Lo strumento trasmetteva onde a frequenze comprese tra 4 e 6 MHz. I ricercatori hanno individuato sequenze di echi compatibili con vuoti sotterranei: una diminuzione della potenza ricevuta seguita da un secondo picco marcato. [web:43]
Alcuni siti candidati seguono il canale sinuoso denominato rille A e il suo possibile prolungamento. La distribuzione degli indizi si estende verso sud-ovest per circa 50 chilometri. Le anomalie risultano inoltre associate, in diversi punti, a deficit di massa rilevati nei dati gravimetrici della missione GRAIL. [web:43][web:47]
Radar e gravimetria osservano proprietà differenti. Il radar registra riflessioni legate alle discontinuità del sottosuolo. Le misure gravitazionali evidenziano variazioni nella distribuzione della massa. La loro convergenza sostiene l’interpretazione di strutture cave regionali. L’estensione dei siti candidati non va confusa con il rilievo continuo di una galleria già percorsa. [web:43][web:47]
Mare Tranquillitatis: la scoperta radar di un condotto cavernicolo
Nel luglio 2024 Nature Astronomy ha pubblicato la ricerca “Radar evidence of an accessible cave conduit on the Moon below the Mare Tranquillitatis pit”. Lo studio ha fornito evidenza diretta di un condotto sotterraneo collegato al pozzo del Mare della Tranquillità. Il risultato deriva dalla rielaborazione dei dati acquisiti nel 2010 dal radar Mini-RF a bordo di LRO. [web:2][web:18]
Il gruppo comprende Leonardo Carrer e Lorenzo Bruzzone dell’Università di Trento, Riccardo Pozzobon dell’Università di Padova e La Venta, Francesco Sauro di La Venta, Davide Castelletti e Gerald Wesley Patterson. La ricerca integra elaborazione radar e interpretazione geologica di un ambiente non illuminato direttamente dal Sole. [web:17]
Una parte delle riflessioni provenienti dal pozzo è spiegata da un condotto che prosegue sotto la superficie per decine di metri. Le ricostruzioni riportate da Eos indicano un ingresso largo almeno 45 metri e uno sviluppo di circa 30–80 metri. A seconda della pendenza assunta, il tratto modellato raggiunge quote comprese fra 135 e 175 metri sotto la superficie. [web:2][web:13]
Il Pits Atlas assegna al pozzo una profondità di 105 metri. L’apertura interna misura circa 88–100 metri, mentre l’imbuto esterno arriva a circa 140–146 metri. Il condotto laterale appartiene dunque a una struttura più articolata della sola apertura visibile. La sua scoperta rende il sito un riferimento per l’esplorazione del sottosuolo lunare. [web:78][web:2]
Mare Ingenii e altri pozzi lunari: un quadro comparativo
Mare Ingenii, sulla faccia nascosta della Luna, ospita un altro pozzo di interesse scientifico. Le immagini LROC mostrano pareti stratificate. Ogni livello può documentare un episodio della storia vulcanica locale. La scheda del catalogo riporta un imbuto di circa 157–180 metri, un’apertura interna di 71–104 metri e una profondità di 55 metri. [web:11][web:78]
L’atlante comprende anche cavità nei mari Fecunditatis, Insularum, Moscoviense e Serenitatis, oltre a strutture nell’Oceanus Procellarum. Il confronto seguente utilizza i valori del catalogo LROC. Le dimensioni riguardano l’apertura interna, non l’intero imbuto. Le profondità sono quelle riportate per ciascuna scheda. [web:78] Sito Apertura interna riportata Profondità riportata Marius Hills 49–55 m 40 m Mare Tranquillitatis 88–100 m 105 m Mare Ingenii 71–104 m 55 m Central Mare Fecunditatis 100–122 m 42 m Mare Moscoviense 160–175 m 40 m Mare Serenitatis 17–21 m Oltre 25 m North Procellarum 2 155–160 m 43 m
Dati: Pits Atlas del Lunar Reconnaissance Orbiter Camera. Le misure non indicano lo sviluppo delle eventuali gallerie associate. [web:78]
Questa varietà modifica le esigenze delle missioni. Un pozzo piccolo e profondo richiede geometrie di ripresa diverse da una grande apertura. Aggetti e blocchi influenzano l’accesso. La posizione sulla faccia nascosta aggiunge esigenze specifiche di collegamento con l’esterno, oltre agli ostacoli prodotti dal terreno locale. [web:72][web:74]
Osservare le grotte lunari: immagini, fotogrammetria e radar
Le immagini orbitali costituiscono il primo livello di indagine. Riprese con illuminazioni diverse mostrano porzioni differenti delle pareti e del fondo. Le ombre aiutano a stimare i dislivelli. Le immagini oblique possono documentare superfici nascoste sotto un bordo aggettante. [web:11][web:43]
La fotogrammetria sfrutta immagini sovrapposte per ricostruire la geometria. Wagner e Robinson hanno prodotto modelli tridimensionali di sei interni utilizzando immagini della Narrow Angle Camera con risoluzione inferiore a due metri per pixel. Un successivo studio del 2024 ha ottenuto modelli di Marius Hills e Mare Tranquillitatis con risoluzione spaziale di due metri, combinando più coppie stereoscopiche. [web:72][web:73]
Il radar amplia l’indagine oltre le superfici illuminate. Le misure di Mini-RF hanno consentito di riconoscere il condotto di Mare Tranquillitatis. Il radar di Kaguya ha invece cercato discontinuità sotto il terreno circostante Marius Hills. Sono osservazioni complementari, acquisite con strumenti e geometrie differenti. [web:2][web:43]
Lo studio sulla LoS utilizza queste informazioni per una domanda operativa. Stabilisce dove collocare il lander e da quali posizioni osservare. La ricostruzione del paesaggio diventa così una base per pianificare il movimento e l’acquisizione dei dati. [web:3]
Temperatura delle grotte lunari e protezione della copertura rocciosa
Le cavità interessano anche la progettazione di infrastrutture permanenti. La copertura può ridurre l’esposizione a micrometeoriti e radiazioni. Le zone ombreggiate possono inoltre attenuare le escursioni termiche della superficie. Questi vantaggi spiegano l’interesse per ambienti sotterranei da caratterizzare con missioni dedicate. [web:21][web:74]
Una ricerca illustrata dalla NASA nel 2022, basata sui dati del radiometro Diviner e su modelli termici, ha studiato il pozzo di Mare Tranquillitatis. Le zone permanentemente ombreggiate analizzate mantengono temperature prossime a 17 °C. L’aggetto limita il riscaldamento diurno e la perdita di calore durante la notte. [web:21]
Il valore riguarda il sito e le condizioni modellate. Non è una temperatura attribuibile automaticamente a tutte le grotte lunari. La stessa comunicazione NASA confronta queste condizioni con temperature superficiali che possono raggiungere circa 127 °C di giorno e scendere fino a circa ?173 °C di notte. [web:21]
La funzione di riparo non elimina le necessità di un habitat. Restano da affrontare accesso, energia, comunicazioni, stabilità della roccia e condizioni operative del sottosuolo. La ricerca ESA tratta questi elementi come parti integrate della progettazione, insieme alla navigazione e alle misure scientifiche. [web:74]
Robot per le grotte lunari: LunarLeaper, DAEDALUS e prove sulla Terra
LunarLeaper privilegia la ricognizione dalla superficie. Il robot dovrebbe attraversare la zona del tubo ipotizzato, raggiungere il pozzo e combinare immagini con misure radar e gravimetriche. Questo approccio consente di studiare il sottosuolo senza richiedere subito una discesa lungo le pareti. Il programma rimane un concetto di missione in sviluppo. [web:67][web:63]
DAEDALUS affronta invece il problema dell’esplorazione verticale. Negli studi promossi dall’ESA, una sfera robotica dotata di camere e sistemi laser viene calata attraverso l’apertura. L’obiettivo è misurare le pareti e ricostruire l’ambiente tridimensionale. Alimentazione e trasmissione dei dati fanno parte dell’architettura di accesso. [web:74]
La preparazione comprende sperimentazioni terrestri. Nel settembre 2026 Scintilena ha raccontato il test di DaedalusCam in una cava basaltica dei Monti Lessini. La campagna ha impiegato quattro camere nella configurazione completa prevista per il sistema. Il lavoro riguarda riprese panoramiche, visione stereoscopica e ricostruzione geometrica. [web:29]
Gli analoghi terrestri permettono di verificare strumenti e procedure. Non riproducono integralmente l’ambiente lunare. Il loro contributo consiste soprattutto nella possibilità di confrontare le ricostruzioni con misure indipendenti e di correggere il sistema prima dell’impiego spaziale. [web:29]
Speleologia planetaria: dalle pareti basaltiche alla storia della Luna
Per la speleologia planetaria, le cavità lunari sono anche archivi geologici. Le pareti espongono successioni che la regolite nasconde in superficie. Osservare i contatti tra le colate aiuta a ricostruire la formazione della crosta basaltica. Strati di paleoregolite, se presenti, possono conservare informazioni sull’ambiente antico. [web:72][web:67][web:85]
Le missioni possono collegare scale diverse. Le immagini descrivono blocchi, livelli e aggetti. Il radar indaga la continuità dei vuoti. La gravimetria contribuisce a vincolarne la distribuzione. Le misure spettrometriche aggiungono informazioni sulla composizione. L’integrazione di questi strumenti permette di passare dall’apertura osservata a una ricostruzione geologica del sottosuolo. [web:62][web:67]
Il nuovo lavoro sulla linea di vista si inserisce in questo percorso. Affronta il collegamento pratico tra conoscenza del terreno e capacità del robot di raccogliere dati. Per esplorare le grotte lunari non basta individuare una cavità. Occorre anche raggiungere una posizione utile, mantenerne il collegamento e scegliere una geometria di osservazione compatibile con il mezzo. [web:3]
Fonti online e pubblicazioni scientifiche
- Margarit, R.; Gómez Jodar, J.; Mittelholz, A.; Bickel, V. T.; Stähler, S. — “Line-of-Sight as a key element of exploration missions into lunar volcanic pits, caves, and tubes”, Acta Astronautica, 2026.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S009457652600367X - Carrer e collaboratori — “Radar evidence of an accessible cave conduit on the Moon below the Mare Tranquillitatis pit”, Nature Astronomy, 2024.
https://www.nature.com/articles/s41550-024-02302-y - Università di Trento — “Existence of lunar lava tube cave demonstrated”, 15 luglio 2024.
https://pressroom.unitn.it/comunicato-stampa/existence-lunar-lava-tube-cave-demonstrated - Università di Padova — “A Cave Conduit on the Moon, below the Mare Tranquillitatis Pit”, 16 luglio 2024.
https://www.geoscienze.unipd.it/en/cave-conduit-moon-below-mare-tranquillitatis-pit-0 - Wagner, R. V.; Robinson, M. S. — “Lunar Pit Morphology: Implications for Exploration”, Journal of Geophysical Research: Planets, 2022.
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2022JE007328 - NASA/GSFC/Arizona State University, LROC — Pits Atlas.
https://lroc.im-ldi.com/atlases/pits/list - NASA/GSFC/Arizona State University, LROC — scheda del pozzo di Marius Hills.
https://lroc.im-ldi.com/atlases/pits/1 - JAXA/ISAS — “Detection of intact lunar lava tubes in the data from SELENE (Kaguya) radar sounding”, 19 ottobre 2017.
https://www.isas.jaxa.jp/en/topics/001159.html - NASA — “NASA’s LRO Finds Lunar Pits Harbor Comfortable Temperatures”, 26 luglio 2022.
https://www.nasa.gov/solar-system/nasas-lro-finds-lunar-pits-harbor-comfortable-temperatures/ - Eos, American Geophysical Union — “Lunar Lava Tube Revealed Beneath Collapsed Pit”, 2 agosto 2024.
https://eos.org/articles/lunar-lava-tube-revealed-beneath-collapsed-pit - Mittelholz e collaboratori — “Lava Tube Exploration with LunarLeaper”, Advances in Geophysics, 2026; versione depositata su arXiv.
https://arxiv.org/abs/2609.11453 - Stähler e collaboratori — “LunarLeaper – Exploring Lunar Lava Tubes”, EGU General Assembly 2026.
https://meetingorganizer.copernicus.org/EGU26/EGU26-11531.html - LunarLeaper — sito del progetto e descrizione della missione.
https://www.lunarleaper.space/ - ESA — “En route to exploring lunar caves”, 6 ottobre 2020.
https://www.esa.int/Enabling_Support/Preparing_for_the_Future/Discovery_and_Preparation/En_route_to_exploring_lunar_caves - Scintilena — “Dalle cave del Vicentino alle grotte sulla Luna: DaedalusCam testa la ricostruzione 3D”, 16 settembre 2026.
https://www.scintilena.com/dalle-cave-del-vicentino-alle-grotte-sulla-luna-daedaluscam-testa-la-ricostruzione-3d/09/16/
Grotte Lunari