L'atmosfera della cometa di Rosetta 67P/Churyumov-Gerasimenko è tutt'altro che omogenea. Oltre alle improvvise esplosioni di gas e polvere, si possono osservare fenomeni che si ripetono quotidianamente all'alba. In questi, il gas in evaporazione e la polvere trascinata vengono concentrati per formare strutture simili a getti. Un nuovo studio, guidato dal Max Planck Institute for Solar System Research (MPS) in Germania e pubblicato sulla rivista Astronomia della natura , ora identifica il robusto, struttura a forma di anatra della cometa come causa principale di questi getti. Non solo le regioni concave collimano le emissioni di gas e polvere in modo simile a una lente ottica, la complessa topografia fornisce anche alcune aree della superficie con più luce solare di altre.

Lontano dal sole, le comete sono senza vita, corpi ghiacciati. Quando progrediscono nel sistema solare interno, diventano attivi:i gas congelati come l'acqua evaporano e trascinano particelle di polvere dalla superficie. In questo modo il coma, un velo di gas e polvere, è formato. Già in immagini di precedenti missioni comete come Giotto, che volò vicino alla cometa 1P/Halley nel 1986, getti distinti di gas e polvere erano visibili all'interno del coma. Raggiungono fino a diversi chilometri nello spazio. Per gli scienziati, questi getti sono la chiave dell'attività cometaria. Quando e dove si verificano? Quali processi in superficie sono coinvolti? E cosa rivelano sulla natura e la composizione della cometa?

Nessuna missione è stata in grado di affrontare queste domande in modo così dettagliato come la missione Rosetta dell'ESA. Da agosto 2014 a settembre 2016, la navicella spaziale Rosetta ha orbitato attorno alla cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, assistendo alla sua trasformazione da un corpo quasi senza vita a un corpo che vomita gas e polvere da vicino. Più di 70 000 immagini scattate dal sistema di telecamere scientifiche OSIRIS, che è stato sviluppato e costruito sotto la guida di MPS, documentare questo processo. Contengono sia eruttive, improvvise esplosioni di gas e polvere, così come getti che sono stabili per un tempo più lungo. Nella loro più recente pubblicazione, i ricercatori del team OSIRIS hanno ora studiato l'attività che si verifica regolarmente ogni mattina.

"Quando il Sole sorge su una parte della cometa, la superficie lungo il terminatore diventa quasi istantaneamente attiva, " descrive il primo autore Dr. Xian Shi di MPS. "I getti di gas e polvere, che poi osserviamo all'interno del coma, sono molto affidabili:si trovano ogni mattina negli stessi luoghi e in forma simile, " aggiunge. Responsabile di questa attività mattutina è il gelo, che si forma di notte sulla fredda superficie della cometa. Non appena i raggi del sole lo toccano, comincia ad evaporare.

"Le esplosioni possono spesso essere ricondotte a una piccola area sulla superficie dove viene esposta improvvisamente l'acqua ghiacciata, ad esempio a causa di una frana, " spiega il dottor Holger Sierks del MPS, Investigatore principale di OSIRIS. "Nel caso di attività cometaria all'alba, questo è diverso. La brina si distribuisce in maniera abbastanza omogenea su tutta la superficie". Ma allora perché le emissioni di gas e polveri formano getti? Perché non creano una nuvola del tutto omogenea?

Il nuovo studio mostra per la prima volta che principalmente la forma insolita e la topografia frastagliata della cometa sono responsabili di questo fenomeno. I ricercatori hanno analizzato le immagini a diverse geometrie di osservazione della regione Hapi situata sul "collo" della cometa, la parte stretta che collega i suoi due lobi. Nelle simulazioni al computer, sono stati in grado di riprodurre queste immagini acquisendo così una migliore comprensione dei processi di guida.

In particolare, due effetti si sono rivelati decisivi. Alcune regioni in superficie si trovano a quote più basse o in ombra. I primi raggi di sole li raggiungono in seguito. In contrasto, il gelo evapora in modo particolarmente efficiente dalle regioni precoci e fortemente illuminate. Inoltre, pozzi e altre strutture concave concentrano virtualmente le emissioni di gas e polvere, proprio come una lente ottica.

"La forma complessa della cometa di Rosetta rende difficili molte indagini. Ma per questo studio è stata una benedizione", dice Shi. Su una cometa sferica o addirittura a forma di patata, queste strutture all'interno del coma potrebbero non essere così importanti. Gas e polvere sarebbero distribuiti in modo molto più uniforme.

Inoltre, il nuovo studio indaga l'influenza della geometria di osservazione. "Fondamentalmente, ogni coma cometario è una struttura tridimensionale, e ogni suo scatto è solo una proiezione, " Dice Sierks. "Le nostre immagini possono quindi facilmente dare una falsa impressione." I getti ricorrenti giornalieri sono particolarmente adatti per analizzare questo effetto, mentre Rosetta orbitava a lungo intorno alla cometa, guardando l'alba su una particolare regione più volte da diverse angolazioni.

Rosetta è una missione spaziale dell'Agenzia spaziale europea (ESA), che giunse a destinazione, cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, nell'agosto 2014 e lo ha orbitato per più di due anni. Nel novembre 2014 Rosetta ha schierato un lander sulla cometa. Il Max Planck Institute for Solar System Research è l'istituto di ricerca mondiale con la più forte partecipazione alla missione. Tra l'altro, l'istituto guida i team OSIRIS e COSIMA.