Rosetta svela i segreti ghiacciati della sua cometa

Nuove analisi dei dati raccolti dalla sonda europea Rosetta hanno rivelato che, mentre la cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko si trovava in prossimità del suo perielio, uno strato di ghiaccio di anidride carbonica grande quanto un campo di calcio ha fatto la sua comparsa sul nucleo della cometa, seguito dalla formazione di due vasti depositi di acqua ghiacciata più grandi di una piscina olimpionica. La scoperta rappresenta la primissima identificazione di anidride carbonica ghiacciata su un nucleo cometario.

Tutti e tre i depositi ghiacciati sono apparsi nella stessa regione, lungo l'emisfero australe della cometa. Le stagioni sul nucleo di 67P sono distribuite in maniera del tutto irregolare, tanto che l'emisfero australe trascorre l'85% dell'anno cometario immerso in un buio e gelido inverno. Al momento delle osservazioni, ottenute nella prima metà del 2015, l'emisfero australe aveva appena iniziato a godersi la sua breve ma intensa estate.

Copyright Data: ESA/Rosetta/VIRTIS/INAF-IAPS/OBS DE PARIS-LESIA/DLR; Reprinted with permission from G. Filacchione et al., Science 10.1126/science.aag3161 (2016); context image: ESA/Rosetta/NavCam – CC BY-SA IGO 3.0

Con il graduale aumento delle attività cometarie in vista del perielio, Rosetta ha osservato un notevole aumento nella quantità di gas, e in particolare di vapore acqueo, espulsi dal nucleo, sollevando getti di polveri ed esponendo nuovi strati in superficie.

L'identificazione del deposito di anidride carbonica ghiacciata nella regione Anhur è avvenuta alla fine di Marzo, grazie all'attento occhio robotico dello spettrometro VIRTIS a bordo di Rosetta. Mai, prima d'ora, l'anidride carbonica era stata osservata nel suo stato solido su un nucleo cometario; tuttavia, è un ghiaccio molto comune nel sistema solare. L'anidride carbonica ghiacciata abbonda, ad esempio, nelle calotte polari marziane.

"Sapevamo già che le comete contengono anidride carbonica, una delle più abbondanti specie chimiche nelle atmosfere cometarie, ma osservarla in forma solida sulla superficie è estremamente difficile," spiega Gianrico Filacchione dell'INAF-IAPS.

Nelle condizioni della superficie di 67P, l'anidride carbonica sublima, ovvero passa direttamente dallo stato solido a quello gassoso, a circa -193 gradi centigradi. "Era già da un po' che cercavamo di osservare segni di anidride carbonica ghiacciata," aggiunge Filacchione, "ma è stata una vera sorpresa l'aver rilevato la sua inequivocabile impronta chimica."

Il deposito è costituito perlopiù da uno scuro miscuglio di polveri e materiali organici, con un qualche punto percentuale di anidride carbonica. Il deposito è stato osservato per due giorni consecutivi; poi, quando Rosetta è tornata a sorvolare la regione circa tre settimane più tardi, il deposito era scomparso.

Secondo le stime degli scienziati, il deposito misurava 80 per 60 metri e conteneva 57 chilogrammi di anidride carbonica distribuiti lungo uno strato spesso 9 centimetri. Solitamente, l'anidride carbonica ghiacciata si nasconde molto più in profondità.

Copyright ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA; Reprinted with permission from S. Fornasier et al., Science 10.1126/science.aag2671 (2016)

Gli scienziati sospettano che il deposito si fosse formato qualche anno prima del suo avvistamento, quando la cometa era ancora ben distante dal Sole e le temperature erano sufficientemente basse da consentire la presenza stabile di anidride carbonica ghiacciata. Potrebbe dunque esserci un ciclo che si ripete ogni 6,5 anni, ovvero a ogni nuova orbita della cometa, che regola la sublimazione e l'emissione di anidride carbonica dal nucleo.

Poco dopo l'avvistamento del deposito di anidride carbonica, la fotocamera ad alta risoluzione OSIRIS ha osservato due aree con grandi concentrazioni di ghiaccio d'acqua nella stessa regione, a cavallo tra Anhur e Bes.

"Avevamo già visto molti siti ricchi di ghiaccio d'acqua in varie regioni della cometa, ma questi nuovi depositi sono molto più vasti, larghi circa 30 per 40 metri l'uno, e sono rimasti visibili per circa 10 giorni prima di scomparire completamente," spiega Sonia Fornasier del LESIA.

Copyright ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA; Reprinted with permission from S. Fornasier et al., Science 10.1126/science.aag2671 (2016)

Le due aree sono costituite per il 20-30 percento da acqua, a formare uno strato spesso circa 30 centimetri. Uno dei due depositi potrebbe aver ricoperto uno strato di anidride carbonica.

Mentre la cometa si avvicinava al perielio, il suo colore è diventato molto più bluastro, indicativo di una maggiore esposizione del ghiaccio d'acqua su scala globale.

"Abbiamo osservato che l'intera superficie della cometa è diventata progressivamente più blu mentre si avvicinava al Sole; l'intensa attività ha sollevato grandi quantità di polveri, esponendo il terreno sottostante, ricco di ghiaccio," aggiunge Fornasier.

Poi, una volta doppiato il perielio della sua orbita eliocentrica, la cometa è gradualmente tornata sempre più rossastra. Gli scienziati hanno anche osservato delle variazioni locali nel colore della cometa su scala giornaliera, forse indicative dell'esistenza di un ciclo che si ripete a ogni rotazione del nucleo.