Quando la cometa di Rosetta si è avvicinata al suo periodo più attivo lo scorso anno, la navicella ha individuato ghiaccio di anidride carbonica – mai visto prima su una cometa – seguito dall'emergere di due chiazze insolitamente grandi di ghiaccio d'acqua.

Lo strato di ghiaccio di anidride carbonica copriva un'area paragonabile alle dimensioni di un campo da calcio, mentre le due macchie di ghiaccio d'acqua erano ciascuna più grandi di una piscina olimpionica e molto più grandi di qualsiasi segno di ghiaccio d'acqua precedentemente avvistato sulla cometa.

I tre strati ghiacciati sono stati trovati tutti nella stessa regione, nell'emisfero sud della cometa.

Una combinazione della forma complessa della cometa, il suo percorso allungato intorno al Sole e la sostanziale inclinazione della sua rotazione, le stagioni sono distribuite in modo diseguale tra i due emisferi della cometa bilobata 67P/Churyumov-Gerasimenko.

Quando Rosetta è arrivata nell'agosto 2014, l'emisfero settentrionale stava ancora attraversando la sua estate di 5,5 anni, mentre l'emisfero meridionale era in inverno e gran parte di esso era avvolto nell'oscurità.

Però, poco prima del massimo avvicinamento della cometa al Sole nell'agosto 2015, le stagioni cambiarono e l'emisfero australe visse un'estate breve ma intensa, esporre nuovamente questa regione alla luce del sole.

Nella prima metà del 2015, man mano che la cometa diventava sempre più attiva, Rosetta osservò vapore acqueo e altri gas fuoriuscire dal nucleo, sollevando la sua copertura polverosa e rivelando alcuni dei gelidi segreti della cometa.

In particolare, in due occasioni a fine marzo 2015, Rosetta è visibile, spettrometro ad infrarossi e ad immagini termiche, VIRTI, trovato una grande chiazza di ghiaccio di anidride carbonica nella regione di Anhur, nell'emisfero australe della cometa.

Questa è la prima rilevazione di anidride carbonica solida su qualsiasi cometa, anche se non è raro nel Sistema Solare - è abbondante nelle calotte polari di Marte, Per esempio.

"Sappiamo che le comete contengono anidride carbonica, che è una delle specie più abbondanti nelle atmosfere cometarie dopo l'acqua, ma è estremamente difficile osservarlo in forma solida in superficie, " spiega Gianrico Filacchione dell'INAF-IAPS Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali, che ha condotto lo studio.

Nell'ambiente della cometa, l'anidride carbonica congela a -193°C, molto al di sotto della temperatura in cui l'acqua si trasforma in ghiaccio. Al di sopra di questa temperatura, cambia direttamente da solido a gas, ostacolando il suo rilevamento sotto forma di ghiaccio sulla superficie.

Al contrario, ghiaccio d'acqua è stato trovato in varie comete, e Rosetta ha rilevato molte piccole macchie in diverse regioni.

"Speravamo di trovare segni di ghiaccio di anidride carbonica e lo stavamo cercando da un po', ma è stata sicuramente una sorpresa quando abbiamo finalmente individuato la sua inconfondibile firma, "aggiunge Gianrico.

La toppa, costituito da una piccola percentuale di ghiaccio di anidride carbonica combinato con una miscela più scura di polvere e materiale organico, è stata osservata per due giorni consecutivi nel mese di marzo. Questa è stata una cattura fortunata:quando il team ha esaminato di nuovo quella regione circa tre settimane dopo, era andato.

Supponendo che tutto il ghiaccio si fosse trasformato in gas, gli scienziati hanno stimato che l'area di 80 m × 60 m conteneva circa 57 kg di anidride carbonica, corrispondente ad uno strato di 9 cm di spessore. La sua presenza in superficie è probabilmente un raro caso isolato, con la maggior parte del ghiaccio di anidride carbonica confinata a strati più profondi del nucleo.

Gianrico e i suoi collaboratori ritengono che la zona ghiacciata risalga a qualche anno fa, quando la cometa era ancora nelle zone fredde del Sistema Solare esterno e l'emisfero australe stava vivendo il suo lungo inverno. A quel tempo, parte dell'anidride carbonica ancora in degassamento dall'interno del nucleo si è condensata in superficie, dove rimase congelato a lungo, e vaporizzato solo quando la temperatura locale è finalmente aumentata di nuovo nell'aprile 2015.

Questo rivela un ciclo stagionale di ghiaccio di anidride carbonica, che si svolge sull'orbita di 6,5 anni della cometa, in contrasto con il ciclo giornaliero di ghiaccio d'acqua, avvistato anche da VIRTIS poco dopo l'arrivo di Rosetta.

interessante, poco dopo la scomparsa del ghiaccio di anidride carbonica, La telecamera ad angolo stretto OSIRIS di Rosetta ha rilevato due chiazze insolitamente grandi di ghiaccio d'acqua nella stessa area, tra le regioni meridionali di Anhur e Bes.

"Avevamo già visto molte chiazze di ghiaccio d'acqua esposte in varie regioni della cometa, ma i nuovi rilevamenti sono molto più grandi, che misurano circa 30 m × 40 m ciascuno, e persistettero per circa 10 giorni prima di scomparire completamente, " dice Sonia Fornasier di LESIA–Observatoire de Paris e Université Paris Diderot, Francia, scienziato capo dello studio incentrato sulle variazioni di colore della superficie stagionali e giornaliere.

Queste aree ricche di ghiaccio appaiono come porzioni molto luminose della superficie della cometa che riflettono la luce di colore più blu rispetto all'ambiente circostante più rosso. Gli scienziati hanno sperimentato miscele di polvere e ghiaccio d'acqua per dimostrare che, all'aumentare della concentrazione di ghiaccio in essi, la luce riflessa diventa gradualmente di colore più blu, fino a raggiungere un punto in cui la stessa quantità di luce viene riflessa in tutti i colori.

I due cerotti appena rilevati contengono il 20-30% di ghiaccio d'acqua mescolato con materiale più scuro, formando uno strato di ghiaccio solido fino a 30 cm di spessore. Uno di loro era probabilmente in agguato sotto la calotta glaciale di anidride carbonica rivelata da VIRTIS circa un mese prima.

"Su scala mondiale, abbiamo anche scoperto che l'intera superficie della cometa è diventata di colore sempre più blu quando si è avvicinata al Sole e l'intensa attività ha sollevato grandi quantità di polvere, esponendo più del terreno ricco di ghiaccio sottostante, " spiega Sonia.

Mentre la cometa si allontanava dal Sole, gli scienziati hanno osservato che il colore complessivo della superficie della cometa diventava gradualmente di nuovo più rosso.

Hanno anche rivelato variazioni locali di colore, indicativo del ciclo giornaliero di ghiaccio d'acqua. Trasformandosi rapidamente in vapore acqueo se esposto alla luce solare durante il giorno locale, si è condensato di nuovo in sottili strati di brina e ghiaccio mentre la temperatura diminuisce dopo il tramonto, solo per vaporizzare nuovamente il giorno successivo.

La distribuzione del ghiaccio d'acqua sotto la superficie polverosa della cometa sembra diffusa ma non uniformemente, con piccole macchie che punteggiano il nucleo, apparire e scomparire a causa dell'attività della cometa.

Occasionalmente, vengono scoperte anche porzioni di ghiaccio più grandi e più spesse, risale ad un precedente approccio al Sole.

"Questi due studi sul contenuto ghiacciato della cometa stanno rivelando nuovi dettagli sulla composizione e la storia del nucleo, "dice Matt Taylor, Scienziato del progetto ESA Rosetta.

"Mentre la parte di volo della missione è terminata, continua lo sfruttamento scientifico dell'enorme quantità di dati raccolti da Rosetta."

"Esposizione stagionale di ghiaccio di anidride carbonica sul nucleo della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko" di G. Filacchione et al. e "La cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko di Rosetta perde il suo mantello polveroso per rivelare la sua natura ghiacciata" di S. Fornasier et al. sono pubblicati sulla rivista Scienza .