LE ULTIME NOTIZIE DALLA COMETA DI ROSETTA


una “palla di polvere innevata”

Una cometa polverosa. Così appare la cometa 67P alle prime indagini condotte dallo strumento GIADA a bordo della sonda dell’Agenzia Spaziale Europea. Alessandra Rotundi (INAF-IAPS e Università Parthenope di Napoli) , Principal Investigator di GIADA: «Il nascere e l’evolvere della chioma della 67P è una storia di cui si è scoperto solo l’inizio, ed è già emozionante. Ci aspetta ancora un anno, e forse più, di misure per conoscerla davvero tutta»

Più che una “dirty snowball” (“palla di neve sporca”), e cioè in cui predomina la componente volatile (il ghiaccio), si tratta di una “snowy dustball” (“palla di polvere innevata”). Un corpo quindi in cui predomina la componente solida.

E’ apparsa così la cometa 67/P Churyumov-Gerasimenko ai ricercatori dello strumento GIADA dedicato all’analisi della polvere cometaria. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Science di questa settimana nell’ambito dello speciale volume dedicato alla missione dell’ESA Rosetta.
«Questo risultato – spiega Alessandra Rotundi dell’INAF-IAPS e dell’Università Parthenope di Napoli, prima firmataria dell’articolo e responsabile (Principal Investigator – P.I.) dello strumento GIADA – suggerisce che la 67P/C-G sia una cometa molto “polverosa”, e chi lavora sugli strumenti dedicati alla polvere non può che esserne felice!».

Nell’ambito dello studio di comete è importante, infatti, avere informazioni che aiutino a comprendere come le comete si siano formate e come evolvano, quale sia la struttura del nucleo cometario e, più in particolare, definire l’abbondanza della componente non volatile (refrattaria) rispetto a quella volatile (ghiacci), definita in sintesi dal rapporto in massa tra polveri e ghiacci (“dust to gas ratio”) presente alla superficie del nucleo. Si studia ciò che il nucleo emette per poterne esplorare l’interno.

«Le informazioni ottenute dallo strumento GIADA – continua Alessandra Rotundi – insieme a quelle ottenute dalle immagini acquisite dalla camera OSIRIS sui grani di polvere che compongono la chioma cometaria della 67P/C-G, hanno permesso di risalire alla massa di polvere che la 67P/C-G emette. Questa quantità, combinata con le misure sulla chioma di gas fatte dagli strumenti MIRO e ROSINA (pubblicati sullo stesso volume di Science ndr), ci ha permesso di determinare il rapporto, dust to gas ratio che è risultato essere 4 ± 2».
«Questo numero – aggiunge la professoressa – si discosta abbastanza da quelli determinati in precedenza per altre comete (per esempio 2 per la cometa Halley). Il valore ottenuto per la cometa 67P/C-G suggerisce una percentuale della componente volatile minore delle altre comete. Ma si tratta di un risultato relativo al primo periodo di attività cometaria, e potrà cambiare all’avvicinarsi della cometa al Sole. Per il prossimo passaggio al perielio (il punto di minima distanza tra la cometa e il Sole) ad agosto 2015 ci si aspetta un valore di dust to gas ratio pari a 3».
Nell’articolo su Science si riporta poi un altro importante risultato riguardante i grani orbitanti. Si tratta di una famiglia di grani che si distingue dai grani emessi dal nucleo perché accoppiati con il gas prodotto dalla sublimazione dei ghiacci. I grani orbitanti sono caratterizzati da grandi dimensioni (dal centimetro fino a un paio di metri) che sono emessi dalla sublimazione dei ghiacci solo in periodi di attività cometaria molto intensa, cioè al perielio. Sono stati quindi emessi durante il precedente passaggio della cometa al perielio e, al diminuire dell’intensità cometaria, sono stati “trattenuti” in orbita dal nucleo cometario.
«Il nascere e l’evolvere della chioma della 67P/C-G – conclude la P.I. di GIADA – è una storia di cui si è scoperto solo l’inizio, ed è già emozionante. Ci aspetta ancora un anno, e forse più, di misure per conoscerla davvero tutta. Certamente è un inizio promettente oltre che affascinante!».

SCURISSIMA, ARIDA E RICCA DI MOLECOLE ORGANICHE

La cometa 67/P Churyumov Gerasimenko è scurissima, povera di ghiaccio d’acqua sulla sua superficie, ma ricca di composti organici presenti negli amminoacidi, i ‘mattoni della vita’. Ecco il primo ‘colpo d’occhio’ del nucleo del corpo celeste, ottenuto grazie alle osservazioni dello spettrometro VIRTIS. Fabrizio Capaccioni (INAF-IAPS), Principal Investigator dello strumento a bordo della sonda europea: «ci troviamo effettivamente in presenza di una cometa che contiene al suo interno tracce dei composti primordiali o addirittura precedenti alla formazione del nostro Sistema solare

A sinistra una immagine ottenuta dalla Navigation Camera della missione Rosetta che mostra il nucleo della cometa 67P in una orientazione simile a quella della mappa della “Pendenza Spettrale” (“Spectral Slope” in inglese) mostrata a destra. Tale quantità viene utilizzata per ricavare informazioni sulla composizione e/o sullo stato di alterazione del materiale presente sulla superficie del nucleo. Le minori pendenze (le aree in blu chiaro nella mappa di destra) sono chiaramente visibili nella regione del “neck” (collo) che è quella con il massimo livello di attività (emissione di gas e polveri) osservato fino ad oggi

La cometa 67/P Churyumov Gerasimenko è scurissima, povera di ghiaccio d’acqua sulla sua superficie, ma ricca di composti organici presenti negli amminoacidi, i ‘mattoni della vita’. Questi in estrema sintesi i primi risultati sulle proprietà della superficie del nucleo della cometa 67/P, pubblicati in un articolo sull’ultimo numero della rivista Science. Risultati ottenuti grazie ai dati raccolti tra agosto e dicembre 2014 dallo spettrometro a immagini italiano VIRTIS (Visual, Infra-Red and Thermal Imaging Spectrometer) a bordo della sonda Rosetta dell’Agenzia Spaziale Europea, ESA.  Lo strumento è stato realizzato da un consorzio internazionale italo-franco-tedesco sotto la responsabilità dell’Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali dell’INAF e con il contributo italiano finanziato dall’ASI, Agenzia Spaziale Italiana.

La prima sorpresa che emerge dallo studio arriva dalla misura dell’albedo della cometa, ossia la quantità di luce solare riflessa dalla superficie del nucleo, che è solo del 6%. Per confronto il nostro satellite naturale, la Luna, possiede un albedo circa doppio. Il valore che possiede 67/P ci fa capire che la cometa è uno degli oggetti più scuri del Sistema solare. Un potere riflettente cosi basso indica che sulla superficie della cometa sono presenti minerali opachi alla radiazione (come ad esempio solfuri ferrosi), ma anche composti contenenti carbonio. Ci dice inoltre che la presenza di ghiaccio d’acqua negli strati più superficiali del nucleo è estremamente limitata o assente. «Questo ovviamente non significa che la cometa non sia ricca d’acqua, ma soltanto che i primi strati (all’incirca di un millimetro o poco più di spessore) non contengono ghiaccio» commenta Fabrizio Capaccioni, ricercatore dell’INAF-IAPS di Roma, Principal Investigator di VIRTIS e primo autore dell’articolo su Science. «Ciò è legato alla storia evolutiva recente della cometa. I ripetuti passaggi nelle vicinanze del Sole determinano la sublimazione del ghiaccio dalla superficie».

La scoperta più rilevante è collegata poi all’individuazione di segnali nella banda dell’infrarosso legati alla presenza di composti organici macromolecolari, osservati sulla totalità della superficie del nucleo di 67/P. Alcuni di questi composti sono assimilabili ad acidi carbossilici, o piuttosto a polimeri di acidi carbossilici, presenti negli amminoacidi. Amminoacidi sono stati osservati già in materiali cometari e in meteoriti primitive, ma questa è la prima volta che simili composti sono stati osservati direttamente sulla superficie di un nucleo cometario. Inoltre, la copertura globale della superficie lascia supporre che tali composti fossero presenti in abbondanti quantità nel materiale che è stato assemblato a formare il nucleo cometario. «La formazione di tali composti richiede la presenza di ghiacci di elementi molto volatili, come ad esempio metanolo, metano o monossido di carbonio, che solidificano solo a basse temperature» spiega Capaccioni. «La loro regione di formazione  doveva trovarsi quindi a grandi distanze dal Sole nelle prime fasi di formazione del Sistema solare. Ciò fa quindi supporre che ci troviamo effettivamente in presenza di una cometa che contiene al suo interno tracce dei composti primordiali o addirittura precedenti alla formazione del nostro Sistema solare».

Sembra proprio una parete dolomitica


L’immagine della 67P presa con lo strumento OSIRIS ha il posto d’onore sullo speciale della prestigiosa rivista scientifica, dedicato ai primi risultati della missione dell’Agenzia Spaziale Europea

Non c’è che dire! 

Sembra proprio una parete dolomitica con un ghiaione ai suoi piedi. Peccato che si trovi in realtà a milioni e milioni di chilometri da noi e con temperature decisamente più rigide del solito, pari a parecchie decine di gradi sotto lo zero centigrado.

Si tratta infatti di una parte della “testa” della cometa Churyumov Gerasimenko (CG, o anche 67P) che attualmente si trova ancora oltre l’orbita di Marte, anche se non da sola. A farle compagnia c’è, come ben sappiamo, dal giorno del suo risveglio il 20 gennaio scorso, la sonda Rosetta dell’Agenzia Spaziale Europea.

La spettacolare immagine, ottenuta da OSIRIS, a bordo della sonda cometaria, ha meritato la copertina dello speciale di Science dedicato proprio ai primi risultati scientifici ottenuti dagli strumenti di Rosetta nei primi tempi dopo l’inserzione orbitale, il 6 agosto 2014.

In questa fase della missione lo strumento OSIRIS ha giocato un ruolo fondamentale. A esso ha contribuito moltissimo un team di scienziati italiani, in particolare padovani, capeggiati dal Prof. Cesare Barbieri dell’Università degli studi di Padova. Il team padovano è stato attivo già durante le fasi di progettazione, costruzione e verifica di tutto lo strumento e, ora, sta continuando a lavorare alacremente sia per il mantenimento delle caratteristiche funzionali che per lo sfruttamento scientifico dei dati.

Come Rosetta porta il nome della stele che permise la decifrazione dei geroglifici egiziani, così il sistema di imaging della sonda porta il nome di Osiris, dio egizio degli inferi, oltre che della fertilità, il cui culto fu uno dei maggiori dell’antico Egitto. La scelta è stata fatta proprio per l’analogia con l’”occhio onniveggente” contenuto nel geroglifico che rappresenta il suo nome. OSIRIS, che è anche l’acronimo di Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System, è formata da due strumenti tra loro complementari.

La Wide Angle Camera, WAC, sviluppata al CISAS dell’Università degli Studi di Padova, è un telescopio a grande campo, ottimizzato per lo studio dei gas emessi dalla cometa che ne formano la chioma. Il fatto di avere un campo di vista grande circa 24 volte la Luna piena permette di ottenere una visione d’insieme della cometa, come nell’immagine accanto dove di vede che la cometa CG è formata da due corpi distinti (il corpo a sinistra, la testa a destra) collegati da un sottile colletto al centro.

E la complementare Narrow Angle Camera, NAC, un sistema ad alta risoluzione che permette invece di ottenere incredibili dettagli della superficie e di studiarne la composizione chimica come l’immagine della copertina di Science e come in quest’altra immagine, a destra, che ci mostra un dettaglio simile a un pozzo.

Un ‘pozzo’ profondo qualche centinaio di metri, con chiara evidenza di stratificazione interna.

Questi “pozzi” sono una miniera di informazioni sulla conformazione interna della cometa. Abbiamo chiesto una spiegazione a Gabriele Cremonese, dell’INAF di Padova, che ci ha spiegato come “dalle misure del volume della cometa effettuate con OSIRIS e raffrontate agli effetti gravitazionali che la cometa ha sulla sonda, e che ci danno quindi “il peso” della cometa, noi siamo riusciti a ricavarne la densità che risulta circa la metà di quella dell’acqua. Questo è un dato che ci ha sorpreso inizialmente perché le formazioni che si vedono sul suolo della 67P sembrano formazioni “dure”, tipo rocciose per intenderci. E allora? Molto probabilmente all’interno della cometa devono esserci o delle grandi cavità oppure una diffusa micro-porosità strutturale. “

“Non ci aspettavamo tutto questo dalla 67P”, continua Cremonese, “anche la sua forma è bizzarra per quanto è vero che di nuclei cometari così ravvicinati ne abbiamo visti pochissimi. Ma questa è veramente particolare con i due lobi uniti da quello che abbiamo deciso di chiamare collo e che unisce appunto la testa e il corpo e dal quale si è inoltre osservata un’intensissima attività di fuoriuscita di getti di polvere e gas.”

Un altro compito che il team Osiris ha in carico da quando la sonda, nell’agosto scorso, è scesa a una distanza inferiore ai 100 chilometri dal suolo della cometa, è stato quello di suddividere la superficie in ‘regioni’ ben definite dal punto di vista geomorfologico. Anche per questo gli astronomi si sono ispirati all’antico Egitto come si può evincere dai nomi delle divinità egizie leggibili nell’immagine qui accanto.

Abbiamo chiesto al Prof. Cesare Barbieri, chief scientist della parte italiana di OSIRIS, quanto lavoro resta ancora da fare: “Oggi il team di OSIRIS è comunque impegnato nella stesura di una seconda ondata di importantissimi lavori, quelli cioè collegati ai risultati ottenuti durante il rilascio del modulo Philae il 12 novembre scorso. Evento di straordinario successo dal punto di vista del rilascio, ma che vide il modulo rimbalzare per qualche chilometro a causa del mancato funzionamento dei dispositivi di ancoraggio al suolo. Nonostante questo imprevisto rimbalzo, Osiris e altri strumenti ottennero importanti dati su cui riferiremo appena possibile. Abbiamo inoltre una piccola speranza, che l’attività cometaria, congiunta con il progressivo alzarsi del Sole sulla zona dov’è presumibilmente ‘nascosto’ il modulo Philae, permetta ai suoi pannelli solari di caricare le batterie e rimettere in funzione gli strumenti che sono sul suolo.”

Alcune delle regioni definite sulla superficie visibile della cometa

Fonte