Conosciuto fin dall'antichità, Mercurio non ha ancora svelato tutti i suoi segreti. La missione internazionale BepiColombo, il lancio è previsto nei prossimi giorni, studierà la superficie del pianeta e confronterà il suo campo magnetico con quello della Terra.

A parte la Terra, Mercurio è l'unico pianeta terrestre con un proprio campo magnetico, eppure finora è stata visitata solo da due missioni spaziali. Questo non è davvero un compito facile:poiché è così vicino al Sole, un'astronave che mancherà il debole campo gravitazionale del Pianeta Swift si precipiterà inevitabilmente verso la superficie solare, riscaldato a un fuoco 5, 500°C.

Le agenzie spaziali europea e giapponese, ESA e JAXA, hanno quindi lavorato in stretta collaborazione per garantire il successo di BepiColombo. La missione, che comprende due orbiter, è programmato per il lancio da Kourou, Guiana francese, nella notte tra il 19 e il 20 ottobre a bordo di un razzo Ariane 5. Dopo un viaggio di sette anni e due sorvoli di Venere per beneficiare di un'assistenza gravitazionale, poi esaminerà la superficie di Mercurio, atmosfera, e magnetosfera per due anni, fino al 2027.

Da Mariner a Bepi

Negli anni '70, durante una missione incentrata principalmente su Venere, la navicella spaziale americana Mariner 10 ha effettuato tre sorvoli di Mercurio. Uno dei ricercatori coinvolti era un professore dell'Università di Padova, Italia, detto Giuseppe "Bepi" Colombo. La nuova navicella spaziale, la primissima collaborazione tra ESA e JAXA, è stato chiamato dopo di lui.

Durante i brevi passaggi ravvicinati, Mariner 10 è stato in grado di mappare metà di Mercurio e rilevare il suo campo magnetico. Sebbene sia molto più debole di quello terrestre, mostra che il nucleo del pianeta è ancora attivo. Mariner 10 ha anche confermato la presenza di un'esosfera, un'atmosfera estremamente tenue che si estende fino ad altissime quote.

Molti anni dopo, La NASA ha lanciato la navicella spaziale MESSENGER. Posto in orbita attorno a Mercurio nel marzo 2011, si è schiantato sulla sua superficie nell'aprile 2015 quando ha esaurito il carburante. Ha confermato le osservazioni di Mariner 10 e ha effettuato ulteriori mappe e rilievi della superficie. In particolare, MESSENGER ha scoperto prove non solo di attività vulcanica e tettonica a zolle, ma anche di ghiaccio d'acqua:a causa dell'inclinazione assiale estremamente ridotta di Mercurio, nessuna luce solare diretta raggiunge mai il fondo dei crateri da impatto ai poli.

"Sebbene MESSENGER portasse un magnetometro e un'attrezzatura per misurare ioni e particelle energetiche, la missione principale della navicella era di sorvegliare il pianeta, la sua atmosfera sottile e la sua superficie, " spiega Dominique Delcourt, Ricercatore senior del CNRS e direttore dell'LPC2E, responsabile dello spettrometro di massa ionico a bordo dell'orbiter di progettazione giapponese di BepiColombo, MMO. "In presenza di un campo magnetico intrinseco, una cavità magnetica si forma nello spazio. Questa si chiama magnetosfera, dove avvengono molti processi di trasporto e accelerazione delle particelle."

una missione, Due orbite

La missione BepiColombo comprende due orbiter che trasportano un carico utile scientifico di quasi 100 chilogrammi. Il primo, MPO (Bepi), sarà dedicato alla mappatura completa del pianeta e allo studio della sua superficie, struttura interna, ed esosfera, mentre il secondo, MMO (ribattezzato Mio), studierà il suo ambiente magnetico. Una volta giunti a destinazione, Mio sarà rilasciato per primo, seguito da Bepi, che sarà collocato nell'orbita più bassa mai raggiunta intorno a Mercurio.

Delcourt è ottimista:"Questa gamma più ampia di strumenti ci consentirà non solo di fare nuove scoperte, ma anche rivedere i dati di MESSENGER. Combinando le osservazioni di entrambi gli orbiter, saremo anche in grado di eseguire quelle che si potrebbero chiamare misurazioni stereoscopiche, qualcosa che prima era impossibile".

L'orbiter MMO completerà una rotazione in soli quattro secondi, consentendo ai suoi strumenti di puntare in tutte le direzioni nello spazio alla ricerca di particelle neutre o ionizzate e di onde elettromagnetiche. Con una risoluzione maggiore rispetto allo strumento MESSENGER, lo spettrometro ionico MSA, sviluppato al LPP[6] in collaborazione con team giapponesi e tedeschi, può distinguere tra atomi pesanti solo un'unità di massa atomica a parte, come potassio e calcio.

"Queste misurazioni ci permetteranno di caratterizzare il materiale planetario espulso, "dice Delcourt. "Come risultato del bombardamento di meteoriti e del vento solare, la materia viene espulsa dalla superficie di Mercurio. Può quindi essere ionizzato dalla radiazione ultravioletta del Sole, e trasportato e accelerato in tutto il pianeta." Studiando questi ioni, sarà possibile analizzare la composizione della superficie senza doversi atterrare su di essa.

Un campo magnetico modello

Il campo magnetico di Mercurio è anche un interessante modello generico. L'osservazione di una magnetosfera più piccola della nostra dovrebbe migliorare la nostra comprensione del comportamento della materia sia neutra che ionizzata nello spazio. A così poca distanza dal Sole, la densità del vento solare significa che ha un impatto maggiore sul pianeta. Un altro fattore interessante è che l'orbita altamente ellittica di Mercurio causa significative variazioni cicliche in questa esposizione. Di conseguenza, È probabile che i vari strumenti scientifici di BepiColombo siano tenuti estremamente occupati. Sei di questi sono stati progettati con la partecipazione di otto laboratori del CNRS, compreso LPC2E, l'IAS, IPGP, l'Istituto di Ricerca in Astrofisica e Planetologia (IRAP), il LAM, LATMOS, LESIA e LPP.

Al LATMOS, Éric Quemerais è lo scienziato capo di PHEBUS. Questo spettrometro ultravioletto scansiona frequenze che vanno da 50 a 320 nanometri, così come alcune linee utilizzate per rilevare calcio e potassio.

Analizzando la superficie di Mercurio

"Copriamo una gamma spettrale più ampia che include elementi che erano invisibili a MESSENGER, come l'elio, zolfo, calcio ionizzato, diidrogeno, eccetera., " spiega Quemerais. "Grazie a un miglior rapporto segnale-rumore, abbiamo anche un limite di rilevamento migliorato." E mentre lo spettrometro americano era allineato con la sua sonda, PHEBUS ha un meccanismo di puntamento indipendente. Ciò gli consente di scegliere la sua direzione e fornisce una migliore copertura spaziale e temporale in orbita. "L'esosfera dà un'idea della composizione della superficie di Mercurio e dei suoi strati più esterni, " aggiunge Quemerais. "Per esempio, sappiamo che rileveremo calcio e sodio, ma ci aspettiamo anche di trovare magnesio, potassio, e ossigeno, la cui presenza non è stata ancora sistematicamente confermata».

Un altro vantaggio della luce ultravioletta è che si riflette sul ghiaccio in modo diverso, il che significa che PHEBUS sarà in grado di individuare qualsiasi ghiaccio d'acqua presente. "Questa tecnica è già stata impiegata sulla Luna, " dice Quemerais. "Utilizzeremo questi cambiamenti nella quantità di luce riflessa per mappare i due poli di Mercurio." A causa della sua orbita specifica, selezionato in modo da poter osservare il Polo Nord, MESSENGER è stato in grado di mappare solo metà del pianeta.

BepiColombo promette quindi di fornire alla comunità scientifica una ricchezza di nuovi dati. A giugno 2020 a Orléans (Francia centrale), Delcourt organizzerà la prossima importante conferenza dedicata allo Swift Planet. "Certo, BepiColombo non sarà arrivato a destinazione per allora, ma potremo comunque utilizzare i dati di MESSENGER, " spiega. Senza dubbio gli scienziati in quel momento avranno gli occhi puntati su Venere, che Bepi Colombo sta per sorvolare, spinto verso Mercurio, la sua destinazione finale.