Rosetta scopre un ciclo di acqua sulla sua cometa

La sonda Rosetta ha scoperto quello che secondo gli scienziati è un vero e proprio ciclo idrologico in miniatura all'opera sulla cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. La scoperta è stata effettuata dallo spettrometro VIRTIS, che ha identificato una regione sul nucleo della cometa dove il ghiaccio appare e scompare con regolarità a ogni rotazione. L'identificazione di questo ciclo potrebbe costituire un tassello di fondamentale importanza nello studio della relazione tra le attività del nucleo e la conseguente sublimazione dei ghiacci.

"Abbiamo scoperto un meccanismo che rifornisce la superficie della cometa con ghiaccio fresco a ogni rotazione," spiega Maria Cristina De Sanctis dell'INAF di Roma, "ed è questo che tiene la cometa in vita."

Una mappa della concentrazione del ghiaccio d'acqua, a sinistra, e della temperatura, a destra, della regione Hapi, sul collo della cometa tra il 12 e il 14 Settembre. Credit: ESA/Rosetta/VIRTIS/INAF-IAPS/OBS DE PARIS-LESIA/DLR; M.C. De Sanctis et al (2015)

Le misurazioni analizzate dagli scienziati sono state raccolte a Settembre dell'anno scorso e riguardano una regione di circa un chilometro quadro sul collo della cometa, ovvero l'intersezione tra i due lobi. Al momento delle analisi, la cometa si trovava a 500 milioni di chilometri dal Sole.

Mentre il nucleo ruota sul suo asse con un periodo di appena oltre 12 ore, le varie regioni della cometa sono sottoposte a illuminazioni in continuo cambiamento.

La stessa regione vista da VIRTIS il 12, il 13 e il 14 Settembre 2014. Credit: ESA/Rosetta/VIRTIS/INAF-IAPS/OBS DE PARIS-LESIA/DLR; M.C. De Sanctis et al (2015)

"Abbiamo visto la firma caratteristica del ghiaccio d'acqua nelle analisi spettrali della regione solo quando certe porzioni si trovavano in ombra," spiega De Sanctis. "Al contrario, quando queste aree erano illuminate dal Sole, il ghiaccio scompariva. Ciò è indicativo di un comportamento ciclico dell'acqua a ogni rotazione della cometa."

Secondo gli scienziati, il ghiaccio interessato dal ciclo si trova entro i primissimi centimetri di sottosuolo. Esposto al calore del Sole, il ghiaccio inizia a sublimare, cioè a passare dallo stato solido a quello gassoso. Quando poi la regione torna in ombra, il suolo si raffredda molto rapidamente. Almeno inizialmente, però, gli strati più in profondità rimangono caldi, in quanto il calore impiega del tempo a penetrare nel nucleo. I ghiacci all'interno del nucleo continuano così a sublimare, ma quando raggiungono la superficie, che nel frattempo si è già raffreddata, si ghiacciano. Alla rotazione successiva, quando la regione è nuovamente esposta alla luce del Sole, questi "nuovi" ghiacci saliti dalle profondità del nucleo iniziano a sublimare, chiudendo il ciclo.

Una porzione infrarossa dello spettro di tre regioni: una esposta alla luce solare (linea nera), una in penombra (linea rossa) e una in ombra (linea blu). Credit: ESA/Rosetta/VIRTIS/INAF-IAPS/OBS DE PARIS-LESIA/DLR; M.C. De Sanctis et al (2015)

"Sospettavamo che simili cicli di ghiaccio potessero essere all'opera nelle comete, sulla base di modelli teorici e precedenti osservazioni di altre comete, ma ora, grazie a Rosetta, abbiamo finalmente le prove visive," spiega Fabrizio Capaccioni dell'INAF.

Usando i dati a loro disposizione, gli scienziati hanno calcolato che, nei primi centimetri di sottosuolo della regione interessata, il ghiaccio costituisce circa il 10-15% del materiale e appare ben miscelato agli altri componenti. Al momento delle misurazioni di VIRTIS, secondo i dati di MIRO, la regione analizzata dagli scienziati rappresentava circa il 3% delle emissioni totali di vapore acqueo provenienti dal nucleo.

"È possibile che lo stesso ciclo diurno fosse all'opera in molte altre aree sulla superficie," spiega Capaccioni. "Questi risultati iniziali ci offrono una breve occhiata a ciò che sta accadendo al di sotto della superficie, all'interno della cometa," spiega Matt Taylor dell'ESA. "Rosetta è in grado di monitorare cambiamenti sulla cometa sia su breve che su lunga scala. Ora metteremo assieme tutte queste informazioni per comprendere l'evoluzione di questa e altre comete."