Ricostruire la storia geologica della cometa di Rosetta

Una mappa geomorfologica della regione Imhotep sul nucleo di 67P/C-G.

Quando la sonda europea Rosetta aveva raggiunto la cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko ormai quasi un anno fa, una regione del nucleo aveva subito colpito gli scienziati: Imhotep, una depressione situata lungo l'equatore del lobo maggiore. In questi mesi, Rosetta ha più volte sorvolato la regione, permettendo agli scienziati di esplorarla in grandissimo dettaglio.

Una breve analisi geomorfologica della regione rivela la presenza di una vasta area di terreno liscio che copre circa 800 metri quadri, cioè un terzo dell'estensione totale di Imhotep. Le immagini ad alta risoluzione - fino a 30 centimetri per pixel - indicano che il suolo in quest'area è costituito da materiali relativamente fini, con dimensioni massime di alcune decine di centimetri. Il terreno risulta attraversato qua e là da una serie di tagli curvilinei, alcuni lunghi fino a un chilometro.

Alcuni esempi delle strutture che gli scienziati hanno individuato nella regione Imhotep.

Lo scenario più plausibile per spiegare l'aspetto particolarmente liscio di quest'area è che si sia formata tramite l'accumulo di materiali originati dal deterioramento dei bordi del bacino, una sorta di processo erosivo. I materiali vengono poi portati dalla gravità verso valle, dove hanno tempo per stabilirsi e accumularsi. Col passare dei perieli, le colline continuano a perdere sempre più materiale e ad arretrare: ciò significa che più il materiale liscio è lontano dalle colline, più è antico.

I tagli curvilinei nel materiale liscio.

Il materiale liscio è circondato quasi completamente da aree rocciose. Nonostante gli scienziati le chiamino rocciose, la densità del nucleo è estremamente bassa - 470 chili per metro cubo, in media - e quindi anche le zone che appaiono più dense di materiale sono in realtà molto porose. Detto questo, le regioni rocciose nelle periferie di Imhotep sono formate da materiale solidificato. Si pensa che queste siano le sedi dei più importanti processi erosivi, come testimoniato dalla forte presenza di macigni e detriti in prossimità degli affioramenti. Si crede che questi processi erosivi siano alimentati dalla sublimazione dei ghiacci, controllati dalla gravità ed esacerbati dalle fratture.

I sei bacini da accumulo individuati dagli scienziati.

Gli scienziati hanno diviso Imhotep in sei bacini da accumulo - aree dove il materiale più sottile e i macigni tendono ad accumularsi. Queste aree coprono circa i due terzi di Imhotep e hanno tutte un aspetto quasi circolare, forse l'espressione dei grandi buchi primordiali che esistevano all'interno del nucleo già durante la formazione della cometa. Col passare del tempo e dell'erosione, la superficie soprastante si è indebolita al punto da crollare. Il bacino F si distingue dagli altri per il suo aspetto particolarmente fratturato - secondo gli scienziati, il risultato di un impatto o di attività cometarie, forse perfino una bolla di gas risalita in superficie dall'interno del nucleo, uno scenario già proposto per la cometa 9P/Tempel 1.

Una serie di strutture in Imhotep: in alto a sinistra, tagli curvilinei lungo il materiale liscio. Al centro, i terrazzamenti ai piedi di un bacino di accumulo, visibile al centro in basso. In alto, leggermente a destra, una serie di strutture quasi-circolari.

Lungo la superficie di Imhotep sono visibili anche una serie di terrazzamenti, importante indizio di una possibile stratificazione interna. Gli strati di Imhotep hanno uno spessore relativamente costante pari a qualche metro, forse a causa di un processo ripetitivo quale la compattazione dovuta al depositarsi di nuovi strati. Anche in questo caso, i terrazzamenti del bacino F appaiono molto più fratturati degli altri, il che suggerisce che la loro formazione sia avvenuta prima di quella del bacino stesso e delle fratture.

Alcune chiazze bluastre. Questa foto a colori è stata realizzata usando i filtri blu (480 nm di lunghezza d'onda), verde (536 nm) e arancione (649 nm) a disposizione di Rosetta. La risoluzione è di 81 cm/pixel.

Qua e là, sulle pareti del bacino, si distinguono anche delle chiazze luminose, quasi bluastre, che si pensa siano composte da acqua ghiacciata, il che le renderebbe tra le regioni più giovani sull'intero nucleo. Si notano anche delle strutture quasi circolari disposte in gruppi che misurano tra i 2 e i 59 metri di diametro e che finora sono state osservate solo in questa regione. Tutte sono delimitate da bordi, alcuni dei quali si accavallano tra di loro, e all'interno presentano depressioni o superficie piatte di materiale fino, che in alcuni casi pare addirittura superare la quota del bordo. Nonostante i meccanismi che hanno portato alla formazione di queste strutture non siano ancora noti, gli scienziati sospettano che si tratti di antichi condotti di degassamento lentamente riempiti nel tempo.

Alcune strutture circolari a sud di Imhotep, fotografate da Rosetta il 31 Ottobre 2014 da 33 km di distanza. La risoluzione è di 63 centimetri per pixel.

A colpire gli scienziati è stato anche il gran numero di macigni: circa 2207, con dimensioni comprese tra i 2 e i 90 metri. La maggior parte si trova sul fondo di discese, il che indica chiaramente la loro origine erosiva, ma molti altri - tra cui il famoso macigno Cheope (che ha servito da centro delle coordinate durante la mappatura del nucleo) - sono isolati al centro di regioni altrimenti lisce. Gli scienziati pensano che questi ultimi abbiano avuto la stessa origine erosiva, ma che l'arretramento delle colline li faccia oggi apparire isolati.

Con tutte queste informazioni a loro disposizione, gli scienziati hanno tentato di ricostruire la storia di Imhotep. Si pensa che i primi a formarsi siano stati i bacini, mediante il collasso di cavità preesistenti. Col passare del tempo, questi bacini sono stati erosi dalla sublimazione dei ghiacci esposti sulle loro pareti, risultando nell'allargamento dei bordi e nell'accumulo di macigni e materiale fine al loro interno. Sotto la costante azione dei processi erosivi, e grazie in parte anche al deposito di materiali sospesi in aria, si è poi verificato un accumulo di materiali nei punti più bassi. Allo stesso tempo, leggere differenze nell'intensità dei processi erosivi hanno scoperto qua e là alcune strutture sotterranee, come gli antichi condotti di degassamento.

"Ci sono ancora molti misteri," spiega Anne-Thérèse Auger, che ha guidato la ricerca, "ma ora che ci stiamo avvicinando al perielio cercheremo qualunque segno di cambiamento sulla superficie, e potremo finalmente capire come questa regione si è evoluta."