Rosetta sonda la struttura interna della sua cometa

Credits ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA - Processing by Giuseppe Conzo

Le comete sono i resti ghiacciati avanzati dalla formazione planetaria. Risalenti a 4.6 miliardi di anni fa, questi oggetti celesti sono un misto di ghiaccio e polveri. Se fossero perfettamente compatti, sarebbero molto più massicci dell'acqua liquida, a parità di volume. Tuttavia, l'esplorazione ravvicinata di otto nuclei ci ha permesso di concludere che, in realtà, le comete sono generalmente caratterizzate da densità molto basse, implicando un'elevata porosità al loro interno. Nonostante ciò, fino ad oggi gli astronomi non erano mai stati in grado di determinare se questa elevata porosità fosse dovuta alla presenza di grandi caverne sotterranee oppure a una struttura omogenea a bassa densità. Ora, la sonda Rosetta potrebbe aver trovato la risposta.

Il 2016 di Rosetta. Credits Polluce Notizie

La scoperta è stata effettuata a partire dai dati raccolti dal Radio Science Experiment, che, studiando la complessa coreografia orbitale di Rosetta, plasmata dal campo gravitazionale della cometa, ha permesso agli scienziati di ricostruire la struttura interna del nucleo. I complessi movimenti di Rosetta sono stati analizzati studiando variazioni nella frequenza dei suoi segnali, provocati dall'effetto Doppler (lo stesso, ad esempio, responsabile dello spostamento verso il rosso o verso il blu delle galassie e della variazione nel suono di una sirena in avvicinamento). Qualora grandi cavità interne fossero state presenti nel nucleo della cometa, si sarebbero palesate sotto forma di improvvise accelerazioni nel moto di Rosetta. L'assenza di queste accelerazioni improvvise implica quindi che l'unica spiegazione per la bassa densità del nucleo sia che si tratti di una proprietà intrinseca del mix di polveri e ghiaccio che compone l'interno della cometa.

Il risultato è in linea con quanto riscontrato da altri strumenti, e in particolare dal radar CONSERT, che aveva osservato una struttura interna perlopiù omogenea nel lobo minore del nucleo (raggiungendo una risoluzione spaziale di qualche decina di metri), e dagli strumenti COSIMA e GIADA, che avevano catturato particelle espulse dal nucleo particolarmente morbide.

"La legge della gravità di Newton ci dice che Rosetta è tirata di qua e di là da tutto," spiega Martin Pätzold, a capo dell'esperimento. "In termini pratici, ciò significa che abbiamo dovuto rimuovere l'influenza del Sole e di tutti i pianeti - dal gigante Giove fino ai pianeti nani - oltre che degli asteroidi della cintura asteroidale, in modo da isolare l'influenza della cometa sul moto di Rosetta. Per fortuna, questi effetti sono ben compresi e rappresentano ormai una procedura standard."

Gli scienziati hanno dovuto tener conto anche della pressione esercitata dalla radiazione solare (i fotoni, infatti, pur non avendo massa, sono dotati di momento) e dalla coda di gas della cometa stessa. In quest'ultimo caso, gli scienziati si sono serviti dei dati raccolti da altri strumenti, in particolare da ROSINA, per quantificare gli effetti dell'attività cometaria durante le varie fasi della missione.
Eliminate tutte queste sorgenti di riferimento, l'unico fattore rimanente in grado di influenzare il moto di Rosetta è, appunto, la massa della cometa, pari a poco meno di 10 miliardi di tonnellate. Usando le immagini della fotocamera OSIRIS per costruire un modello tridimensionale del nucleo e calcolarne il volume (18.7 chilometri cubi), gli scienziati hanno potuto dedurre la densità della cometa, che risulta essere circa 533 chili al metro cubo.
Le misurazioni, a detta degli scienziati stessi, sono state particolarmente fortuite. Se infatti il nucleo fosse stato pressoché circolare, come si credeva prima che Rosetta lo raggiungesse, la sonda si sarebbe dovuta calare fino a meno di 10 km dalla superficie per poter mappare la distribuzione interna della cometa - una manovra piuttosto rischiosa. Per fortuna, il nucleo della cometa, come abbiamo avuto modo di vedere in questi anni, presenta una struttura bilobata, il che si traduce in variazioni nella magnitudine del campo gravitazionale molto più accentuate - abbastanza da poter essere rilevate dai sensori di Rosetta da ben oltre 10 chilometri di distanza.
"Abbiamo potuto vedere le prime variazioni nel campo gravitazionale già a 30 chilometri dal nucleo," spiega Pätzold. Successivamente, nel corso della sua missione, Rosetta si è abbassata sempre di più, calandosi a meno di 10 chilometri dal nucleo e permettendo ai suoi sensori di sondare la struttura interna a risoluzioni ancora maggiori.