Dopo anni di lavoro investigativo, gli scienziati che lavorano alla missione Rosetta dell'Agenzia spaziale europea (ESA) sono ora in grado di individuare il punto in cui il lander Philae ha effettuato il secondo e penultimo contatto con la superficie della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko il 12 novembre 2014, prima di fermarsi finalmente a 30 metri di distanza. Questo atterraggio è stato monitorato dal Centro aerospaziale tedesco Philae Control Center. Philae ha lasciato tracce; il lander ha premuto il suo lato superiore e l'alloggiamento del suo trapano campione in una fessura ghiacciata in una zona rocciosa nera ricoperta di polvere carboniosa. Di conseguenza, Philae ha graffiato la superficie, esponendo ghiaccio da quando si è formata la cometa che da allora era stata protetta dalle radiazioni del Sole. Il nudo, superficie ghiacciata brillante, il cui contorno ricorda un po' un teschio, ha ora rivelato il punto di contatto, i ricercatori scrivono nella pubblicazione scientifica Natura .

Tutto ciò che si sapeva in precedenza era la posizione del primo contatto, che c'era stato un altro impatto dopo il rimbalzo, e la posizione del luogo di atterraggio finale dove Philae si fermò dopo due ore e dove fu ritrovata verso la fine della missione Rosetta nel 2016 . "Ora sappiamo finalmente il luogo esatto in cui Philae è atterrato sulla cometa per la seconda volta. Questo ci consentirà di ricostruire completamente la traiettoria del lander e di ricavare importanti risultati scientifici dai dati di telemetria e dalle misurazioni di alcuni degli strumenti operanti durante il processo di atterraggio, " spiega Jean-Baptiste Vincent del DLR Institute of Planetary Research, che è stato coinvolto nella ricerca pubblicata oggi. "Fila ci aveva lasciato con un ultimo mistero in attesa di essere risolto, " afferma Laurence O'Rourke dell'ESA, l'autore principale dello studio. Il team di scienziati è stato motivato a svolgere una ricerca pluriennale per "TD2", punto due dell'atterraggio:"Era importante trovare il sito dell'atterraggio perché i sensori su Philae indicavano che aveva scavato nella superficie, molto probabilmente esponendo il ghiaccio primitivo nascosto sotto." Negli ultimi anni, la posizione è stata cercata come un ago in un pagliaio nelle numerose immagini e dati dell'area di atterraggio di Philae.

Il magnetometro ha dato l'indicazione decisiva

Per molto tempo, e inutilmente, gli scienziati hanno ripetutamente cercato macchie di ghiaccio nudo nella regione sospetta utilizzando immagini ad alta risoluzione acquisite dall'ottica, Strumento Spettroscopic and Infrared Remote Imaging System (OSIRIS) sviluppato dal Max Planck Institute for Solar System Research (MPS) di Göttingen e trasportato a bordo dell'orbiter Rosetta. Ma è stata la valutazione delle misurazioni effettuate dal Magnetometro ROsetta e dal monitor al plasma (ROMAP), costruito per Philae sotto la direzione dell'Università tecnica di Braunschweig, che ha messo gli scienziati sulla strada giusta. Nei dati, il team ha studiato i cambiamenti che si sono verificati quando il boom del magnetometro, sporgente di 48 centimetri dal lander, spostato quando ha colpito la superficie, il che ha mostrato che si era piegato. Ciò ha creato uno schema caratteristico nei dati dello strumento ROMAP di Philae, che ha mostrato che il boom si è spostato rispetto a Philae e ha permesso di stimare la durata della penetrazione del lander nel ghiaccio. I dati ROMAP sono stati correlati con i dati del magnetometro RPC di Rosetta per determinare l'esatto orientamento di Philae.

L'analisi dei dati ha rivelato che Philae aveva trascorso quasi due minuti interi, non insolito in questo ambiente a gravità molto bassa, al secondo punto di contatto della superficie, effettuando almeno quattro diversi contatti con la superficie mentre il lander "solcava" il paesaggio aspro. Un'impronta particolarmente notevole, che è diventato visibile nelle immagini, fu fatto quando la cima di Philae affondò di 25 centimetri nel ghiaccio a lato di una fessura aperta, lasciando tracce visibili del trapano campione e della parte superiore del lander. I picchi nei dati del campo magnetico risultanti dal movimento del braccio mostrano che Philae ha impiegato tre secondi per creare questa particolare "ammaccatura".

Una scultura di nudo cometa di ghiaccio a forma di teschio

I dati ROMAP hanno supportato la scoperta di questo sito con il ghiaccio pieno, fessura aperta luminosa nelle immagini OSIRIS. Se visto dall'alto, ricordava ai ricercatori un teschio, così hanno chiamato il punto di contatto "Skull-top Ridge". L'"occhio" destro del cranio si è formato dove la parte superiore di Philae ha compresso la polvere della cometa, mentre Philae graffiava lo spazio tra i blocchi di ghiaccio ricoperti di polvere come un mulino a vento, solo per decollare finalmente e percorrere gli ultimi metri fino al suo ultimo luogo di riposo. "All'epoca i dati mostravano che Philae era entrato in contatto con la superficie diverse volte e alla fine era atterrato in un punto scarsamente illuminato. Conoscevamo anche il sito di atterraggio finale approssimativo dalle misurazioni radar CONSERT. Tuttavia, La traiettoria esatta e i punti di contatto di Philae non potevano essere interpretati così rapidamente, " ricorda il Project Manager di Philae Stephan Ulamec di DLR.

La valutazione delle immagini OSIRIS insieme a quelle acquisite dallo strumento VIRTIS (Visible and InfraRed Thermal Imaging Spectrometer) ha confermato che il materiale brillante è puro ghiaccio d'acqua, che è stato esposto dal contatto superficiale Philae su un'area di 3,5 metri quadrati. Durante questo contatto, la regione era ancora in ombra. Fu solo mesi dopo che la luce del sole cadde su di essa, quindi il ghiaccio brillava ancora brillantemente al sole ed era appena esposto alle intemperie e oscurato dall'ambiente spaziale. Evaporava solo il ghiaccio di altre sostanze volatili come il monossido di carbonio o l'anidride carbonica.

La cometa 67P è piena di vuoti e senza molta coesione

Questa ricostruzione degli eventi è, in se stesso, impegnativo lavoro investigativo, ma anche la prima misurazione diretta della consistenza del ghiaccio della cometa fornisce importanti spunti. I parametri di contatto superficiale hanno mostrato che questo antico, La miscela di ghiaccio e polvere di 4,5 miliardi di anni è straordinariamente morbida:è più soffice della schiuma di un cappuccino, la schiuma in una vasca da bagno o le creste bianche delle onde che incontrano la costa. "La tensione meccanica che tiene insieme il ghiaccio della cometa in questo pezzo di polvere è di soli 12 pascal. Non è molto più di 'niente', " spiega Jean-Baptiste Vincent, che sta studiando la resistenza alla compressione e alla trazione del ghiaccio 'primitivo'. Questo ghiaccio è stato immagazzinato nelle comete per 4,5 miliardi di anni come in un congelatore cosmico, testimonianza del primo periodo del Sistema Solare.

L'indagine ha anche permesso di stimare la porosità della 'roccia' toccata da Philae. Circa il 75%, tre quarti dell'interno, consiste di vuoti. I "massi" onnipresenti nelle immagini sono quindi più paragonabili alle rocce di polistirolo in un paesaggio fantasy da studio cinematografico che a reali, duro, rocce massicce. In un altro luogo, una roccia larga sei metri, catturato in più immagini, si è persino spostato in salita a causa della pressione del gas del ghiaccio della cometa in evaporazione.

Queste osservazioni confermano un risultato della missione orbiter Rosetta, che ha dato un valore numerico simile per la proporzione dei vuoti e ha mostrato che l'interno di 67P/Churyumov-Gerasimenko dovrebbe essere omogeneo fino a un blocco di un metro. Ciò porta alla conclusione che i "massi" sulla superficie della cometa rappresentano lo stato complessivo del suo interno così come si è formato circa 4,5 miliardi di anni fa. Il risultato non è solo scientificamente rilevante per la caratterizzazione delle comete, che accanto agli asteroidi sono i corpi più primordiali del Sistema Solare, ma supporta anche la pianificazione di future missioni per visitare le comete e raccogliere campioni da riportare sulla Terra. Tali missioni sono attualmente allo studio.

12 novembre 2014:il primo touchdown su una cometa

Philae si è separato delicatamente dalla navicella spaziale madre Rosetta nel pomeriggio (CET) del 12 novembre 2014 ed è sceso a passo d'uomo verso la cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. Come hanno mostrato in seguito le immagini della fotocamera ROsetta Lander Imaging System (ROLIS) di DLR, il lander, con un volume di circa un metro cubo, ha colpito quasi perfettamente il sito di atterraggio pianificato di Agilkia. Però, Philae non ha potuto ancorarsi alla cometa 67P perché gli arpioni di ancoraggio previsti a tale scopo non si sono attivati. Poiché la cometa ha solo circa un centomillesimo della forza gravitazionale sulla sua superficie rispetto alla gravità terrestre, Philae rimbalzò sulla cometa, salì a un'altezza di un chilometro e galleggiò sopra la regione di Hatmehit sul più piccolo dei due semicorpi della cometa. Dopo più di due ore, Philae prese nuovamente contatto con la cometa 67P. I dati trasmessi a Rosetta durante le due ore hanno mostrato che il lander si era fermato dopo il suo turbolento volo di rimbalzo, una violenta collisione con il bordo di una scogliera e due ulteriori contatti con la superficie. Poco dopo Philae riuscì anche a trasmettere immagini del luogo di atterraggio, battezzato Abido, alla Terra tramite Rosetta.

Queste immagini hanno mostrato rapidamente che il lander ora non era più, come era stato pianificato, in una posizione favorevole con sufficiente luce solare. Per il team nella sala di controllo DLR, i lavori sono iniziati davvero dopo l'atterraggio inaspettato:hanno manovrato il lander per quasi 60 ore, comandando i suoi 10 strumenti di bordo e infine ruotandolo leggermente verso il Sole. Tuttavia, l'alimentazione della batteria primaria si è esaurita perché è stata prodotta una potenza insufficiente. Le batterie non potevano essere sufficientemente caricate perché il Sole splendeva su Philae per poco meno di 1,5 ore durante ogni giorno di cometa di 12,4 ore. Infatti, il team di Rosetta, composto da diverse centinaia di persone, ha trascorso 22 mesi a chiedersi dove fosse effettivamente Philae. Solo un primo piano acquisito dal sistema di telecamere OSIRIS, scattata poche settimane prima della fine della missione, il 2 settembre 2016, mostrò che Philae era bloccato in posizione verticale in una specie di fessura sotto una sporgenza che riparava la luce del sole. Al termine della missione, la navicella spaziale Rosetta è stata anche impostata su 67P/Churyumov-Gerasimenko in una manovra finale il 30 settembre 2016.