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Alice svela i segreti dell'atmosfera della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko

Alice svela i segreti dell'atmosfera della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko
Copyright Spacecraft: ESA/ATG medialab; comet, left: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA; comet, top right: ESA/Rosetta/NavCam – CC BY-SA IGO 3.0; data: Feldman et al (2015).

I dati raccolti da Alice, lo strumento NASA a bordo della sonda dell'ESA Rosetta, hanno rivelato che il rapido sciogliemento delle molecole di acqua e di anidride carbonica sulla superficie della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, è dovuto agli elettroni e non direttamente ai fotoni provenienti dal Sole, come ritenuto finora.

"Questo risultato è piuttosto inaspettato", ha detto Alan Stern, ricercatore principale per Alice presso il Southwest Research Institute (SwRI) di Boulder, Colorado. "Ci dimostra l'importanza di osservare da vicino una cometa, dal momento in cui questa scoperta, semplicemente non sarebbe potuta avvenire dalla Terra o dall'orbita terrestre con qualsiasi osservatorio esistente, né tanto meno si sarebbe potuta prevedere".

Dallo scorso agosto, Rosetta ha orbitato nel raggio di 160 chilometri dal nucleo di 67P mentre lo spettrometro Alice, specializzato nel lavorare nel lontano ultravioletto, cercava di carpire i segreti della chioma.
A tali lunghezze d'onda, Alice, il primo spettrometro di questo tipo a studiare una cometa da vicino, può individuare alcuni tra gli elementi più abbondanti nell'Universo come l'idrogeno, l'ossigeno, il carbonio e l'azoto. Lo spettrografo divide la luce della cometa nei vari colori (il suo spettro) da cui è possibile identificare la composizione chimica dei gas della chioma.

In un documento, accettato per la pubblicazione dalla rivista Astronomy and Astrophysics, sono riportati i risultati delle analisi di Alice relative ai primi quattro mesi di missione da quando Rosetta ha raggiunto cometa ad agosto 2014, orbitando a distanze comprese tra i 10 e gli 80 chilometri dal centro del nucleo.

Measurements of the near-nucleus coma of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko with the Alice far-ultraviolet spectrograph on Rosetta [abstract]

Aims. The Alice far-ultraviolet spectrograph onboard Rosetta is designed to observe emissions from various atomic and molecular species from within the coma of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko and to determine their spatial distribution and evolution with time and heliocentric distance.

Methods. Following orbit insertion in August 2014, Alice made observations of the inner coma above the limbs of the nucleus of the comet from cometocentric distances varying between 10 and 80 km. Depending on the position and orientation of the slit relative to the nucleus, emissions of atomic hydrogen and oxygen were initially detected. These emissions are spatially localized close to the nucleus and spatially variable with a strong enhancement above the comet’s neck at northern latitudes. Weaker emission from atomic carbon and CO were subsequently detected.

Results. Analysis of the relative line intensities suggests photoelectron impact dissociation of H2O vapor as the source of the observed Hi and O i emissions. The electrons are produced by photoionization of H2O. The observed C i emissions are also attributed to electron impact dissociation, of CO2, and their relative brightness to H i reflects the variation of CO2 to H2 O column abundance in the coma.

Per questo studio, il team si è concentrato sulla natura dei "pennacchi" di acqua e di anidride carbonica in eruzione dalla superficie di 67P, innescati dal calore del Sole, scoprendo che le rispettive molecole sembrano rompersi secondo un processo in due fasi.

Come primo step, un fotone emesso del Sole colpisce una molecola d'acqua nella chioma della cometa, ionizzandola. L'elettrone emesso colpisce, a sua volta, un'altra molecola di acqua nella chioma, rompendone i legami e scindendola in due atomi di idrogeno e uno di ossigeno, producendo energia ed emettendo quella luce ultravioletta che Alice è in grado di vedere.

Stessa cosa accade quando un elettrone impatta con una molecola di anidride carbonica.

"Le analisi delle intensità relative alle emissioni atomiche osservate, ci permette di determinare che stiamo osservando direttamente le molecole 'fondatrici' che vengono rotte a circa 1 km dal nucleo della cometa, dove vengono prodotte", ha detto Paul Feldman, professore di fisica e astronomia presso la Johns Hopkins University di Baltimora, autore principale del documento.

Secondo Feldman, il meccanismo sarebbe simile a quello relativo ai geyser di Europa, la luna di Giove, scoperti dal telescopio spaziale Hubble, con l'eccezione che gli elettroni della cometa sono prodotti dalla radiazione solare, mentre quelli di Europa dalla magnetosfera di Giove.

Osservando le emissioni di atomi di idrogeno ed ossigeno, provenienti dalla rottura delle molecole di acqua, il team può risalire alla posizione e struttura dei getti.

Lo spettrografo Alice ha studiato anche la superficie di 67P e verrà utilizzato per ulteriori analisi della sua atmosfera quando cometa sarà più vicina al Sole e le sue piume diventeranno più attive.

Le osservazioni sulle comete aiuteranno gli scienziati a saperne di più sull'origine e l'evoluzione del nostro Sistema Solare, nonché sul loro ruolo nel rifornire la Terra di acqua e forse anche di vita.

ESA Rosetta NavCam 20 may 2015

ESA Rosetta NavCam 20 may 2015
Credit: ESA/Rosetta/NAVCAM, CC BY-SA IGO 3.0 - Processing: 2di7 & titanio44, CC BY-SA IGO 3.0

CometWatch 20 maggio 2015 - mappaQui sopra l'ultima immagine della NavCam del 20 maggio 2015, pubblicata nella rubrica #CometWatch. E' stata ripresa da una distanza di 163.6 chilometri dal centro del nucleo ed ha una risoluzione di 13.9 metri/pixel.

Ormai, quasi tutte le regioni della cometa sembrano essere in fermento, illuminate o meno dalla luce del Sole. Tra tutti, spicca il getto proveniente da Hatmehit, la depressione circolare sul piccolo lobo della cometa, non molto lontano da dove dovrebbe trovarsi Philae.

La campagna di ascolto, iniziata il 12 marzo 2015 alle 4:00 UTC nella speranza di ricevere un segnale dal piccolo lander, ancora non ha dato risultati e nel vedere un considerevole aumento dell'attività cometaria, viene da chiedersi se Philae, appena appoggiato sulla superficie, resisterà e farà davvero sentire nuovamente la sua voce.

 

Riferimenti:
- http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Rosetta/Ultraviolet_study_reveals_surprises_in_comet_coma?utm_content=bufferfd4cd&utm_medium=social&utm_source=twitter.com&utm_campaign=buffer
- http://www.nasa.gov/jpl/nasa-instrument-on-rosetta-makes-comet-atmosphere-discovery

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Elisabetta Bonora

Sono una image processor e science blogger appassionata di astronomia, spazio, fisica e tecnologia, affascinata fin da bambina dal passato e dal futuro.
In cerca di una nuova occupazione, negli ultimi anni mi sono occupata di digital advertising, web e video analytics.
Dedico il tempo libero alla mia dolcissima bimba Sofia Vega, a questo sito (creato nel 2012 in occasione dello sbarco del rover Curiosity su Marte) ed al processing delle immagini raw scattate dalle sonde e dai rover inviati nel nostro Sistema Solare "per esplorare nuovi mondi, alla ricerca di nuove forme di vita, per arrivare là dove nessuno è mai giunto prima!" ...Ovviamente, è chiaro, sono una fan di Star Trek!

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