Gli impressionanti getti di polvere che le comete emettono nello spazio durante il loro viaggio intorno al Sole non sono guidati esclusivamente dalla sublimazione dell'acqua ghiacciata. In alcuni casi ulteriori processi aumentano i focolai. Gli scenari possibili includono il rilascio di gas pressurizzato immagazzinato sotto la superficie o la conversione di un tipo di acqua ghiacciata in uno energeticamente più favorevole. Questi sono i risultati di uno studio condotto da scienziati del Max Planck Institute for Solar System Research che hanno esaminato un getto di polvere dalla cometa 67P/Chruyumov-Gerasimenko di Rosetta avvenuto lo scorso anno.
Quando il Sole è sorto sulla regione Imhotep della cometa di Rosetta il 3 luglio, 2016, tutto era perfetto:mentre la superficie si riscaldava e iniziava a emettere polvere nello spazio, La traiettoria di Rosetta ha condotto la sonda attraverso la nuvola. Allo stesso tempo, la vista del sistema di telecamere scientifiche OSIRIS per coincidenza si è concentrata proprio sulla regione superficiale della cometa da cui ha avuto origine la fontana. Un totale di cinque strumenti a bordo della sonda hanno potuto documentare l'esplosione nelle ore successive.
"Questo è stato un incredibile colpo di fortuna. È impossibile pianificare qualcosa del genere, " dice Jessica Agarwal del MPS, capo dello studio. Dopotutto, le esplosioni di polvere di solito compaiono senza alcun preavviso. Perciò, la maggior parte degli eventi come questo testimoniato da Rosetta durante la sua permanenza di oltre due anni presso la cometa, poteva essere registrato solo da un singolo strumento da lontano. Nei rari casi in cui Rosetta per caso è volata attraverso il getto di polvere, mancano le immagini del punto cruciale sulla superficie della cometa. "Dagli ampi dati di misurazione del 3 luglio, 2016, siamo riusciti a ricostruire l'andamento e le caratteristiche dello sfogo in maniera quanto mai dettagliata, "dice Agarwal.
I due strumenti in situ GIADA (Grain Impact Analyzer and Dust Accumulator) e COSIMA (Cometary Secondary Ion Mass Analyzer) hanno catturato singole particelle di polvere dal getto e sono stati in grado di determinare velocità, dimensioni e densità medie delle particelle. "Questa è la prima volta che COSIMA è stata in grado di aiutare a caratterizzare un getto di polvere specifico, " spiega Sihane Merouane di MPS, membro del team COSIMA. Poiché lo strumento raccoglie spesso particelle per diverse settimane, è difficile assegnarli a un evento particolare. I dati COSIMA suggeriscono che le particelle del getto si rompono più facilmente rispetto al materiale cometario altrimenti catturato. "Devono essere molto veloci o di costruzione relativamente sciolta, " afferma il ricercatore MPS Martin Hilchenbach, Principal Investigator del team COSIMA.
Inoltre, lo spettrografo Alice è stato in grado di seguire l'aumento di luminosità dovuto all'esplosione di polvere e ha rilevato minuscole particelle di ghiaccio nella nuvola. Anche uno dei sensori stellari di Rosetta, che servono a determinare la posizione del veicolo spaziale nello spazio, ha contribuito con un pezzo al puzzle:poco dopo l'inizio dello sfogo, l'inseguitore stellare ha registrato un aumento dell'intensità della radiazione dal coma cometario e ha registrato come questo si è sviluppato nelle ore successive.
"L'aspetto unico dell'evento del 3 luglio, 2016 sono le immagini ad alta risoluzione della superficie, " dice lo scienziato MPS Holger Sierks, Investigatore principale di OSIRIS. I ricercatori hanno individuato un'area circolare di circa dieci metri di diametro all'interno di una depressione come punto di partenza del getto. Come mostra l'analisi dei dati OSIRIS, quest'area contiene acqua ghiacciata in superficie.
Generalmente, gli scienziati presumono che i gas congelati sulla superficie di una cometa, come l'acqua, sono responsabili della produzione di polvere. Sotto l'influenza del Sole, queste sostanze passano direttamente allo stato gassoso; il gas che scorre nello spazio trascina con sé le particelle di polvere e produce così i getti visibili. Spesso questi si verificano poco dopo l'alba.
Però, lo studio attuale mostra che questo processo da solo non può spiegare l'evento del 3 luglio, 2016. Con una produzione di polvere di circa 18 chilogrammi al secondo, il jet è molto più "polveroso" di quanto previsto dai modelli convenzionali. "Deve essere in gioco un ulteriore processo energetico:l'energia deve essere stata rilasciata da sotto la superficie per supportare il pennacchio, "dice Agarwal.
è concepibile, Per esempio, che sotto la superficie della cometa ci sono cavità piene di gas compresso. All'alba, la radiazione inizia a riscaldare la superficie sovrastante, si sviluppano crepe e il gas fuoriesce. Secondo un'altra teoria, i depositi di ghiaccio amorfo sotto la superficie giocano un ruolo decisivo. In questo tipo di acqua ghiacciata, le singole molecole non sono allineate in una struttura reticolare, come è consuetudine nel caso del ghiaccio cristallino, ma disposti in modo molto più disordinato. Poiché lo stato cristallino è energeticamente più favorevole, l'energia viene rilasciata durante la transizione dal ghiaccio amorfo a quello cristallino. L'apporto di energia attraverso la luce solare può avviare questa trasformazione. Non è ancora chiaro quale processo abbia avuto luogo esattamente il 3 luglio dello scorso anno.
