Uno degli obiettivi dello spettrometro VIRTIS, a bordo della missione Rosetta, è quello di mappare l’emissione dei diversi gas della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, studiandone i cambiamenti all’aumentare dell’attività cometaria. In questi giorni, a inizio Ottobre 2014, la regione sul “collo” della cometa è diventata abbastanza attiva da produrre una quantità sufficiente di vapor d’acqua (H2O) e biossido di carbonio (CO2) per essere rilevate dal canale ad alta risoluzione spettrale di VIRTIS, chiamato VIRTIS-H. Dagli spettri ottenuti, è già possibile avere qualche informazioni sulla chioma della cometa, in queste primissime fasi della sua formazione avvicinandosi al Sole.
Lo strumento VIRTIS a bordo di Rosetta misura l’abbondanza relativa di CO2 e H20 nella chioma.
Crediti: ESA/Rosetta/VIRTIS, IAPS-INAF for VIRTIS; Immagine della cometa di sfondo: ESA/Rosetta/NAVCAM, CC BY-SA IGO 3.0
Dominique Bockelee-Morvan e Stephane Erard (Osservatorio di Parigi) spiegano le informazioni fornite dagli spettri di VIRTIS-H: la forma delle bande molecolari visibili nella parte infrarossa dipende dalla temperatura dei gas osservati, mentre l’intensità, cioè l’altezza delle bande stesse, è funzione del numero di molecole che si trova nella linea di vista dello strumento. La conclusione che si ottiene osservando gli spettri di VIRTIS-H è che l’abbondanza relativa di CO2 rispetto all’acqua è circa il 4%. Questo vuol dire che la cometa 67P/C-G deve essere decisamente meno ricca di biossido di carbonio rispetto a 103P/Hartley, un’altra cometa studiata durante un rapido fly-by il 4 Novembre 2010 dalla missione NASA EPOXI, che ha misurato una abbondanza relativa di 20% di CO2 rispetto al vapor d’acqua.
“L’elemento importante – dice Fabrizio Capaccioni dell’INAF-IAPS e responsabile dello strumento – è che VIRTIS è l’unico strumento di remote sensing a poterle misurare contemporaneamente nelle vicinanze delle regioni di produzione sulla superficie del nucleo cometario. La misura contemporanea permette di ricavare un rapporto di abbondanze tra acqua e anidride carbonica (senza dover intercalibrare strumenti diversi che aumenta l’errore di misura) ed inoltre la determinazione di questo rapporto nelle vicinanze della superficie permette di discernere qual è il ruolo relativo dei due gas nel determinare la attività della cometa”.
“Inoltre – continua Capaccioni – poiché le temperature di sublimazione di H2O e CO2 sono molto diverse, il rapporto tra i due gas ci da anche indicazioni sulla profondità alla quale sono presenti strati ghiacciati dei due gas e come sono mescolati tra loro”.
“Anche lo strumento Rosina – conclude il ricercatore dell’INF – può fare misure contemporanee ma, essendo uno strumento che fa misure in-situ, ne determina l’abbondanza nelle vicinanze della sonda Rosetta quando la correlazione con la sorgente alla superficie è molto limitata”.
Da Luglio scorso, VIRTIS sta misurando la temperatura media della superficie della cometa, che al momento è intorno a –70 °C. Gli spettri raccolti in questi giorni permettono al team scientifico di avere informazioni su come la temperatura vari allontanandosi dalla superficie. Le misure attuali indicano che sollevandosi all’altezza di un chilometro, la temperatura scende di oltre 100 °C , arrivando a circa –183°C. Questa caduta vertiginosa dipende dall’espansione adiabatica dei gas che si raffreddano allontanandosi dalla superficie.
Lo studio dei gas nella chioma è molto importante in queste prime fasi della missione, in cui l’attività della cometa è molto lontana dal suo massimo, e il lavoro di VIRTIS è prezioso dal punto di vista scientifico. Altri strumenti di Rosetta – come MIRO e ROSINA – avevano già rilevato nei mesi scorsi le prime molecole, rispettivamente di acqua e biossido di carbonio, ma, potendo misurare la presenza contemporanea dei due gas, VIRTIS fornisce un’informazione aggiuntiva, misurando direttamente l’abbondanza relativa delle due specie. E non solo, perché mentre la cometa si avvicinerà al suo perielio ad Agosto 2015, VIRTIS potrà mappare la distribuzione degli altri gas presenti in quantità decisamente minori intorno al nucleo, come monossido di carbonio, metanolo, metano, formaldeide, acetilene ed etano.
Tutti questi dati saranno molto importanti per fornire informazioni sul ghiaccio che compone il nucleo cometario, rispondendo alla domanda che si pone da oltre 10 anni la sonda Rosetta: di cosa è fatta la cometa 67P/C-G?
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