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Ghiaccio secco sul nucleo della cometa Churyumov-Gerasimenko

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Mario Di Martino, INAF-Osservatorio Astronomico di Torino

La sonda Rosetta ha terminato la sua storica missione lo scorso 30 settembre con un impatto controllato sul nucleo della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, ma l’enorme mole di dati che ha raccolto negli oltre due anni di osservazioni in orbita attorno al nucleo richiederanno anni di lavoro per poter essere completamente analizzati.

Intanto, vengono pubblicati sulle più importanti riviste scientifiche alcuni risultati di tutto rilievo, come l’osservazione della presenza di ghiaccio di anidride carbonica (ghiaccio secco) in una regione della superficie del nucleo cometario. Questo risultato è stato ottenuto da un gruppo internazionale di ricercatori, coordinato da Gianrico Filacchione dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), grazie alle osservazioni effettuate dallo strumento italiano VIRTIS (Visible, InfraRed and Thermal Imaging Spectrometer, uno spettrometro ad immagine operante nell’intervallo spettrale che va dall’ultravioletto all’infrarosso, realizzato dalla società Leonardo-Finmeccanica e finanziato dall’Agenzia Spaziale Italiana (ASI).

Nonostante l’anidride carbonica sia il composto gassoso più abbondante nelle chiome delle comete dopo il vapore d’acqua, finora non era mai stata osservata in forma solida sulle superfici dei nuclei cometari. Si tratta di un ghiaccio molto volatile; infatti, sublima – ovvero passa direttamente dallo stato solido a quello gassoso – a temperature di poco superiori ai -200 °C in maniera molto rapida ed è stabile solo negli strati freddi più interni del nucleo.

Le nuove analisi dei dati raccolti da Rosetta hanno rivelato che, mentre la cometa Churyumov-Gerasimenko si trovava in prossimità del perielio (la minima distanza dal Sole del percorso orbitale), uno strato di ghiaccio di anidride carbonica esteso quanto un campo di calcio ha fatto la sua comparsa sul nucleo, seguito dalla formazione di due vasti depositi di acqua ghiacciata più grandi di una piscina olimpionica. Tutte e tre le chiazze ghiacciate sono apparse nella stessa regione, nell’emisfero meridionale della cometa. Anche i nuclei cometari sono soggetti a qualcosa di simile alle stagioni, con cambiamenti di illuminazione degli emisferi nel corso del loro moto orbitale attorno al Sole. A differenza della Terra, però, le stagioni sul nucleo di 67P sono distribuite in maniera del tutto irregolare, tanto che l’emisfero meridionale trascorre circa l’85% dell’anno cometario (6,45 anni terrestri) immerso nel buio. Al momento delle osservazioni, ottenute nella prima metà del 2015, l’emisfero australe aveva appena iniziato a godersi la sua breve ma intensa estate.

Con il graduale aumento dell’attività cometaria in prossimità del perielio, Rosetta ha osservato un notevole aumento nella quantità di gas emesso dal nucleo, in particolare di vapore acqueo, espulsi sotto forma di getti che trascinava con loro notevoli quantità di polveri, esponendo così nuovi strati in superficie.

L’identificazione del deposito di anidride carbonica ghiacciata nella regione chiamata Anhur, dal nome di una divinità della mitologia egizia, è avvenuta alla fine di marzo. Mai, prima d’ora, l’anidride carbonica era stata osservata allo stato solido su un nucleo cometario, anche se si tratta di un ghiaccio molto comune nel Sistema Solare. L’anidride carbonica ghiacciata abbonda, ad esempio, nelle calotte polari marziane.

Il deposito è costituito perlopiù da uno scuro miscuglio di polveri e composti organici, con una piccola percentuale di anidride carbonica. Il deposito è stato osservato per due giorni consecutivi; poi, quando Rosetta è tornata a sorvolare la regione circa tre settimane più tardi, il deposito era scomparso. Secondo le stime, misurava 80 per 60 metri e conteneva una sessantina di chilogrammi di anidride carbonica distribuiti in uno strato spesso poco meno di 10 centimetri. Solitamente, l’anidride carbonica ghiacciata si nasconde molto più in profondità.

Mentre la cometa si avvicinava al perielio, l’intera superficie del nucleo è diventata progressivamente più bluastra; l’intensa attività ha sollevato grandi quantità di polveri, esponendo gli strati sottostanti ricchi di ghiaccio su scala globale. Poi, una volta superato il perielio della sua orbita eliocentrica, la cometa ha gradualmente assunto un colore sempre più rossastro. Sono state anche osservate delle variazioni locali nel colore della cometa su scala giornaliera, forse indicative dell’esistenza di un ciclo che si ripete ad ogni rotazione del nucleo attorno al suo asse, la cui durata è di 12,76 ore. Questi dati mostrano come le variazioni di temperatura tra il giorno e la notte, ossia il calore e il freddo, modellano costantemente la superficie dei nuclei cometari.

Rosetta ha concluso alla fine dello scorso mese di settembre la sua lunga e complessa missione, ma non smette ancora, e non lo farà per molto tempo, di svelare i preziosi segreti e le sorprendenti caratteristiche degli oggetti più affascinanti del nostro Sistema Solare.

Il cerchietto tratteggiato di colore giallo circoscrive la zona del nucleo della cometa Churyumov-Gerasimenko in cui è stato osservato uno strato di ghiaccio secco. (ESA)