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24 Maggio 2018
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    In prossimità del finale di missione, non potevano mancare i fuochi d’artificio! Ricordate quelle spettacolari immagini di improvvisi e violenti getti dalla superficie della cometa? L’analisi di quelle immagini svela la natura e l’origine dell’attività cometaria.

    Una compilation degli outburst più luminosi visti sulla cometa 67P da Rosetta tra luglio e settembre del 2015. OSIRIS: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA; NavCam: ESA/Rosetta/NavCam – CC BY-SA IGO 3.0

    Il 13 agosto 2015, la sonda europea Rosetta – che fra una settimana terminerà la sua pionieristica missione – ha accompagnato la cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko attraverso il suo perielio, il punto di massima vicinanza al Sole lungo l’orbita del nucleo. Ora, nuove analisi delle immagini scattate da Rosetta hanno consentito agli scienziati di far luce sulla natura e sull’origine delle attività cometarie in prossimità del perielio.

    La localizzazione, su una mappa degli outburst estivi della cometa, che corrispondono alle immagini della compilation di apertura (qui la versione con i numeri corrispondenti: http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2016/09/Comet_outbursts_annotated). OSIRIS: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA

    Nel periodo compreso tra 1,5 mesi prima del perielio e 1,5 mesi dopo il perielio, gli occhi robotici di Rosetta hanno documentato la comparsa di 34 getti improvvisi. Di questi, 29 sono stati osservati da OSIRIS, e 5 dalla Navcam. A differenza dei normali flussi di materiale che si staccano dal nucleo regolarmente a ogni rotazione cometaria, questi eventi sono molto più energetici e luminosi. Generalmente, ogni getto risulta visibile in una sola immagine, il che suggerisce che questi fenomeni abbiano una durata media inferiore all’intervallo di tempo tra uno scatto e il successivo – da 5 a 30 minuti, in media. Nonostante la loro breve durata, queste improvvise espulsioni sono in grado di rilasciare da 60 a 260 tonnellate di materiale l’una. In media, durante la fase di perielio, Rosetta ha osservato uno di questi getti ogni 30 ore, corrispondenti a circa 2,4 rotazioni del nucleo.
    Mappando la struttura dei getti osservati da Rosetta, gli scienziati hanno potuto individuare tre famiglie di fenomeni. Alcuni getti sono sottili e si estendono fino a vaste distanze dal nucleo; altri presentano basi larghe e si espandono di più in senso laterale; altri ancora sono un ibrido tra le prime due famiglie.

    Gran parte della regolare attività della cometa può essere collegata alla costante erosione delle pareti rocciose, inizialmente fratturate da erosione termica e meccanica. Queste fratture si propagano fino alla miscela sottostante di ghiaccio e polvere. Mentre i ghiacci sublimano, i gas sfuggono attraverso le fratture, raccogliendo polvere lungo il cammino e creando così quei getti ben distinti e collimati osservati nelle immagini di Rosetta. Continue fratturazioni, riscaldamenti e sublimazioni, alla fine portano all'improvviso crollo della parete rocciosa. Allo stesso tempo, i detriti che cadono ai piedi delle pareti del cratere che si è creato, espongono materiale precedentemente nascosto, contribuendo al flusso osservato, creando pennacchi più ampi. Crediti: Based on J.-B. Vincent et al (2015)

    «Dato che ogni getto è breve in durata e visibile in una sola immagine, non siamo in grado di determinare se è stato fotografato subito dopo la sua espulsione o poco dopo» spiega Jean-Baptiste Vincent. «Di conseguenza, non possiamo dire se questi tre tipi di strutture sono dovuti a meccanismi diversi o se sono semplicemente stadi diversi di un unico processo. Se si tratta di un singolo processo, la sequenza evolutiva più logica è che un getto inizialmente lungo e stretto venga espulso ad alta velocità, probabilmente da una regione confinata. Poi, mentre la superficie del punto di uscita viene modificata, una più ampia frazione del materiale fresco risulta esposta, allargando la base del getto. Infine, quando la sorgente è stata alterata a tal punto da non poter più supportare il getto, ciò che rimane è solo un pennacchio molto ampio».
    L’altra grande questione riguarda l’origine di questi improvvisi getti. Secondo gli scienziati, poco più della metà degli eventi osservati da Rosetta sono avvenuti nelle prime ore del mattino (ora locale sul nucleo), quando i raggi del Sole hanno incominciato a riscaldare la superficie dopo varie ore di oscurità totale. La brusca esposizione alla luce solare può causare stress termici che avrebbero portato alla formazione di spaccature in superficie e al conseguente rilascio del materiale volatile.
    Quasi tutti gli altri eventi invece sono avvenuti attorno al mezzogiorno locale, ovvero dopo varie ore di illuminazione da parte del Sole. In questo caso, gli scienziati ritengono che il graduale accumulo di calore abbia raggiunto delle trappole sotterranee di gas volatili, causando improvvise esplosioni di materiale.
    «Il fatto che ci siano due momenti precisi – all’inizio della mattina e al mezzogiorno – indica che ci sono almeno due diversi meccanismi che possono portare all’emissione di un getto,» prosegue Vincent. «Abbiamo riscontrato che molti dei getti sembrano staccarsi dai confini tra diverse regioni – siti caratterizzati dalla presenza di brusche diversità nel terreno o nella topografia, come ripide colline, abissi o nicchie».
    La presenza di massi e altri detriti in prossimità dei punti di origine dei getti, suggerisce che queste aree siano particolarmente esposte ai vari processi di erosione. Mentre i getti meno potenti sarebbero dovuti alla graduale e lenta erosione di alcune formazioni geologiche: ad esempio i getti più intensi osservati da Rosetta durante il perielio della cometa sarebbero dovuti a eventi improvvisi, come il collasso di una struttura o un cedimento del terreno. Tali eventi non avvengono necessariamente di giorno – almeno uno dei getti osservati da Rosetta, infatti, si è staccato da una regione del nucleo che in quel momento era in ombra.
    «Studiare la cometa per un lungo periodo di tempo ci ha dato l’opportunità di distinguere tra la normale attività della cometa e questi eventi straordinari,» spiega Matt Taylor dell’ESA. «Studiare come questi fenomeni variano con l’avvicinamento del nucleo al Sole ci fornisce nuovi dettagli per comprendere l’evoluzione delle comete».

    Su Coelum 204 di ottobre uno speciale dedicato alla missione! La storia, le scoperte e le interviste ai protagonisiti. Semplicemente clicca e leggi!

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