Una sorprendente scoperta nell’atmosfera della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko

Fotografia della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko scattata il 20 maggio 2015 con lo strumento NavCam della sonda spaziale Rosetta che mostra i getti di gas provenienti dal suo nucleo (Foto ESA/Rosetta/NavCam)
Fotografia della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko scattata il 20 maggio 2015 con lo strumento NavCam della sonda spaziale Rosetta che mostra i getti di gas provenienti dal suo nucleo (Foto ESA/Rosetta/NavCam)

La rivista “Astronomy and Astrophysics” pubblicherà un articolo che illustra una scoperta riguardante l’atmosfera della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko generata dalla sublimazione del ghiaccio in essa contenuta. L’acqua, ma anche l’anidride carbonica, vengono trasformate in vapore ma grazie allo strumento Alice della sonda spaziale Rosetta dell’ESA è stato possibile scoprire che queste molecole vengono spezzate e che ciò avviene in due fasi.

Lo strumento Alice è uno spettrografo fornito dalla NASA tra i suoi contributi alla missione Rosetta. L’ESA lo sta usando per esaminare la composizione chimica della chioma della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, l’atmosfera molto tenue ma in fase crescente man mano che la cometa si avvicina al Sole e una maggior quantità di ghiaccio sublima.

Lo spettrografo Alice compie i suoi esami alle lunghezze d’onda del lontano ultravioletto. Ciò permette di individuare alcuni elementi molto abbondanti nell’universo: idrogeno, ossigeno, carbonio e azoto. Alice divide la luce proveniente dalla cometa nei suoi vari colori dai quali gli scienziati possono identificare la composizione chimica dei gas della chioma.

In questo studio, i ricercatori hanno osservato le emissioni degli atomi di idrogeno e ossigeno generati da molecole d’acqua spezzate e di atomi di carbonio generati da molecole di anidride carbonica spezzate. Esaminando questi atomi vicini al nucleo della cometa, hanno scoperto che le molecole vengono spezzate in un processo diviso in due fasi.

Nella prima fase, i fotoni che compongono luce ultravioletta proveniente dal Sole colpiscono una molecola d’acqua nella chioma della cometa e la ionizzano, espellendo un elettrone carico di energia. Quest’elettrone colpisce un’altra molecola d’acqua nella chioma, spezzandola nei suoi due atomi di idrogeno e uno di ossigeno dando loro energia. Questi atomi emettono luce ultravioletta che viene rilevata a lunghezze d’onda caratteristiche dallo spettrografo Alice.

In maniera analoga, l’impatto di un elettrone con una molecola di anidride carbonica la spezza nei suoi due atomi di ossigeno e uno di carbonio. Anche in questo caso, essi emettono luce ultravioletta che viene rilevata dallo spettrografo Alice.

Le analisi delle intensità relative delle emissioni degli atomi osservate hanno permesso di determinare che le molecole “genitori” che vengono spezzate dagli elettroni sono vicine al nucleo della cometa, a circa un chilometro da esso.

Questa scoperta è sorprendente ed è stata possibile solo grazie alla presenza dello spettrografo Alice sulla sonda spaziale Rosetta con la sua capacità di rilevare le lunghezze d’onda del lontano ultravioletto. Esse vengono assorbite dall’atmosfera terrestre perciò sarebbe impossibile rilevarli usando strumenti al suolo. Neppure il telescopio spaziale Hubble potrebbe effettuare quelle osservazioni perché sarebbe in grado di rilevare gli atomi solo quando sono molto lontani dalla cometa.

In sostanza, questa scoperta dimostra che è necessario inviare una sonda spaziale nelle vicinanze di una cometa per capire davvero quali processi fisici e chimici stanno avvenendo. Dimostra anche che è necessario che la sonda sia dotata di strumenti in grado di esaminarla a varie lunghezze d’onda e con varie tecniche per avere un quadro completo di quei processi.

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