I modelli e i test di laboratorio suggeriscono che l'asteroide potrebbe emettere vapore di sodio mentre orbita vicino al Sole, spiegando il suo aumento di luminosità.

Mentre una cometa sfreccia attraverso il sistema solare interno, il sole lo riscalda, provocando la vaporizzazione nello spazio dei ghiacci sotto la superficie. Il vapore di sfiato rimuove polvere e roccia, e il gas crea una coda luminosa che può estendersi per milioni di miglia dal nucleo come un velo etereo.

Mentre le comete contengono molti ghiacci diversi, gli asteroidi sono principalmente roccia e non sono noti per la produzione di spettacoli così maestosi. Ma un nuovo studio esamina come l'asteroide vicino alla Terra Phaethon possa effettivamente esibire un'attività simile a una cometa, nonostante manchino notevoli quantità di ghiaccio.

Conosciuta per essere la fonte della pioggia meteorica annuale delle Geminidi, l'asteroide largo 3,6 miglia (5,8 chilometri di larghezza) si illumina quando si avvicina al Sole. Le comete in genere si comportano così:quando si riscaldano, le loro superfici ghiacciate vaporizzano, facendoli diventare più attivi e più luminosi mentre i gas di sfiato e la polvere disperdono più luce solare. Ma cosa sta facendo illuminare Fetonte se non vaporizzando i ghiacci?

Il colpevole potrebbe essere il sodio. Come spiegano gli autori del nuovo studio, Fetonte è allungato, L'orbita di 524 giorni porta l'oggetto ben all'interno dell'orbita di Mercurio, durante il quale il Sole riscalda la superficie dell'asteroide fino a circa 1, 390 gradi Fahrenheit (750 gradi Celsius). Con un'orbita così calda, qualsiasi acqua, diossido di carbonio, o il ghiaccio di monossido di carbonio vicino alla superficie dell'asteroide sarebbe stato cotto molto tempo fa. Ma a quella temperatura, il sodio potrebbe gorgogliare dalla roccia dell'asteroide nello spazio.

"Fetonte è un oggetto curioso che si attiva quando si avvicina al Sole, " ha detto il responsabile dello studio Giuseppe Masiero, uno scienziato all'IPAC, un'organizzazione di ricerca al Caltech. "Sappiamo che è un asteroide e la fonte delle Geminidi. Ma contiene poco o nessun ghiaccio, quindi siamo rimasti incuriositi dalla possibilità che il sodio, che è relativamente abbondante negli asteroidi, potrebbe essere l'elemento trainante di questa attività."

Connessione asteroide-meteor

Masiero e il suo team si sono ispirati alle osservazioni delle Geminidi. Quando i meteoroidi, piccoli pezzi di detriti rocciosi provenienti dallo spazio, attraversano l'atmosfera terrestre come meteore, si disintegrano. Ma prima che lo facciano, l'attrito con l'atmosfera fa sì che l'aria che circonda i meteoroidi raggiunga migliaia di gradi, generare luce. Il colore di questa luce rappresenta gli elementi che contengono. Sodio, Per esempio, crea una sfumatura arancione. Le Geminidi sono note per essere a basso contenuto di sodio.

Fino ad ora, si presumeva che questi piccoli pezzi di roccia avessero in qualche modo perso il loro sodio dopo aver lasciato l'asteroide. Questo nuovo studio suggerisce che il sodio potrebbe effettivamente svolgere un ruolo chiave nell'espellere i meteoroidi Geminidi dalla superficie di Phaethon.

I ricercatori pensano che quando l'asteroide si avvicina al Sole, il suo sodio si riscalda e vaporizza. Questo processo avrebbe esaurito la superficie del sodio molto tempo fa, ma il sodio all'interno dell'asteroide si riscalda ancora, vaporizza, e sfreccia nello spazio attraverso crepe e fessure nella crosta più esterna di Fetonte. Questi getti fornirebbero abbastanza energia per espellere i detriti rocciosi dalla sua superficie. Quindi il sodio frizzante potrebbe spiegare non solo l'illuminazione simile a una cometa dell'asteroide, ma anche come i meteoroidi Geminidi verrebbero espulsi dall'asteroide e perché contengono poco sodio.

"Asteroidi come Fetonte hanno una gravità molto debole, quindi non ci vuole molta forza per calciare i detriti dalla superficie o rimuovere la roccia da una frattura, " ha detto Björn Davidsson, uno scienziato del Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California e coautore dello studio. "I nostri modelli suggeriscono che quantità molto piccole di sodio sono tutto ciò che è necessario per fare questo:niente di esplosivo, come il vapore che erutta dalla superficie ghiacciata di una cometa; è più un fizz costante."

Test di laboratorio richiesti

Per scoprire se il sodio si trasforma in vapore e fuoriesce dalla roccia di un asteroide, i ricercatori hanno testato campioni del meteorite Allende, che cadde sul Messico nel 1969, in un laboratorio al JPL. Il meteorite potrebbe provenire da un asteroide paragonabile a Fetonte e appartiene a una classe di meteoriti, chiamate condriti carboniose, che si è formato durante i primi giorni del sistema solare. I ricercatori hanno quindi riscaldato i frammenti del meteorite alla temperatura più alta che Phaethon avrebbe sperimentato mentre si avvicinava al Sole.

"Questa temperatura sembra essere intorno al punto in cui il sodio fuoriesce dai suoi componenti rocciosi, " disse Yang Liu, uno scienziato al JPL e un coautore dello studio. "Così abbiamo simulato questo effetto di riscaldamento nel corso di un 'giorno' su Fetonte, il suo periodo di rotazione di tre ore, e, confrontando i minerali dei campioni prima e dopo i nostri test di laboratorio, il sodio è stato perso, mentre gli altri elementi sono stati lasciati indietro. Ciò suggerisce che lo stesso potrebbe accadere su Fetonte e sembra essere d'accordo con i risultati dei nostri modelli".

Il nuovo studio supporta un numero crescente di prove che classificare piccoli oggetti nel nostro sistema solare come "asteroidi" e "comete" è troppo semplificato, a seconda non solo di quanto ghiaccio contengono, ma anche quali elementi vaporizzano a temperature più elevate.

"La nostra ultima scoperta è che se le condizioni sono giuste, il sodio può spiegare la natura di alcuni asteroidi attivi, rendendo lo spettro tra asteroidi e comete ancora più complesso di quanto immaginassimo in precedenza, "disse Masiero.

Lo studio, intitolato "Volatilità del sodio nelle condriti carboniose a temperature coerenti con gli asteroidi a basso perielio, " è stato pubblicato in Il giornale di scienze planetarie il 16 agosto, 2021.