Nuovi indizi sulla formazione del ghiaccio sulla cometa di Rosetta

Nuove analisi dei dati raccolti dalla sonda Rosetta alla fine del 2014, poco dopo il suo arrivo in orbita attorno alla cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, hanno confermato la presenza di acqua allo stato solido sul nucleo della cometa.

Copyright Comet images: ESA/Rosetta/NavCam–CC BY–SA IGO 3.0; VIRTIS images and data: ESA/Rosetta/VIRTIS/INAF-IAPS, Rome/OBS DE PARIS-LESIA/DLR; G. Filacchione et al (2016)

Il vapore acqueo proveniente dalla sublimazione dei ghiacci all'interno della cometa costituisce gran parte delle emissioni del nucleo. Nonostante ciò, una piccola quantità di ghiaccio è contenuta anche nello strato scuro, secco e ricco di materiale organico che riveste il nucleo. Una nuova analisi dei dati raccolti dallo strumento VIRTIS, l'occhio di Rosetta nella porzione infrarossa dello spettro elettromagnetico, hanno confermato la presenza di due aree larghe varie decine di metri nella regione Imhotep che presentano forti concentrazioni di ghiaccio.

Il ghiaccio, associato alla caduta di materiale lungo le pendici dei rilievi, è caratterizzato da una temperatura di circa -120 gradi centigradi. Circa il 5% delle aree prese in analisi risultano essere costituite da puro ghiaccio d'acqua. Gli scienziati hanno mappato le concentrazioni di acqua studiando come granelli di ghiaccio di dimensioni diverse possano mischiarsi assieme a formare un unico strato di materiale. I dati di VIRTIS rivelano la presenza di due popolazioni di granelli: una con diametri di varie decine di micrometri, l'altra con diametri di 2 millimetri circa. Al contrario, nella regione Hapi - situata lungo il collo della cometa, ossia il punto di contatto tra i due nuclei - i granelli misurano appena pochi micrometri di diametro.

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"Le varie popolazioni di granelli ghiacciati sulla superficie della cometa implicano meccanismi e tempi di formazione diversi," spiega Gianrico Filacchione.

Nella regione Hapi, ad esempio, le dimensioni dei granelli di ghiaccio sono probabilmente associate alla presenza di un sottile strato gelato dovuto al ciclo giornaliero del ghiaccio, che si solidifica in superficie molto velocemente ogni 12 ore circa.

"Al contrario, crediamo che gli strati di granelli millimetrici che vediamo in Imhotep abbiano una storia più complessa," prosegue Filacchione. "Riteniamo che si siano formati più lentamente, e che siano esposti solo occasionalmente, in seguito a fenomeni di erosione."

Secondo gli scienziati, la presenza di granelli millimetrici potrebbe essere spiegata dalla formazione di cristalli di ghiaccio secondari. Ciò potrebbe avvenire per sedimentazione, quando più granelli di ghiaccio vengono compressi in un unico corpo, o per sublimazione, quando il calore solare, penetrando nella superficie, causa l'evaporazione del ghiaccio sotterraneo, la maggior parte di cui - fino all'80%, secondo recenti studi - si va a ricondensare negli strati immediatamente al di sotto della superficie. Un'altra possibile fonte di energia in grado di alimentare la sublimazione è la trasformazione della struttura del ghiaccio stesso su scala molecolare, ovvero la transizione da ghiaccio amorfo a ghiaccio cristallino, resa possibile dalle gelide temperature nel cuore della cometa.

"La crescita dei granelli di ghiaccio può portare alla formazione di strati sotterranei ricchi di ghiaccio profondi molti metri," spiega Fabrizio Capaccioni, "il che a sua volta può modificare la struttura, la porosità e le proprietà termiche del nucleo. I sottili strati di ghiaccio che sono esposti in prossimità della superficie potrebbero essere una conseguenza dell'attività cometaria, implicando che la stratificazione globale non debba essere avvenuta necessariamente all'inizio della storia della cometa."