Grazie alla risoluzione senza precedenti delle immagini scattate dalla camera Ocams/Polycam a bordo della sonda spaziale Osiris-Rex della Nasa – protagonista di successo dell’operazione di campionamento Touch and Go avvenuta lo scorso 20 ottobre sull’asteroide carbonaceo primitivo Bennu – un gruppo di ricercatori guidato dall’Università dell’Arizona e che ha visto la partecipazione di Maurizio Pajola, dell’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf), ha potuto ricostruire la storia degli impatti sull’asteroide Bennu, risalendo al flusso di meteoriti cosiddetti “impattori” che hanno generato i crateri oggi presenti su diversi massi che popolano la sua superficie.
Una regione dell’emisfero nord dell’asteroide Bennu. L’immagine grandangolare (a sinistra), ottenuta dalla fotocamera MapCam della sonda spaziale Osiris-Rex, mostra una zona ampia180 metri con molte rocce, tra cui alcuni grandi massi e un bacino di regolite. Sulla destra, due ingrandimenti indicati dai quadrati bianchi. Crediti: Nasa/Goddard/University of Arizona
Lo studio ha così permesso di determinare l’intervallo di tempo in cui l’asteroide è entrato a far parte della categoria dei cosiddetti Near Earth Objects, o Neo, i corpi del Sistema solare la cui orbita ha una probabilità non nulla di incrociare quella della Terra. L’articolo è stato pubblicato oggi sulla rivista Nature.
Vita di un asteroide e resistenza agli impatti
La principale concentrazione di asteroidi nel Sistema solare si trova nella “fascia principale” tra le orbite di Marte e Giove. Alcuni di questi corpi poi cambiano strada, entrando nel Sistema solare interno e nel novero dei Neo, oppure allontanandosene, o ancora girovagando senza meta per andare poi a schiantarsi ora sul Sole, ora su qualche malcapitato pianeta. Fenomeni di dipartita da questa grande e stabile famiglia avvengono a seguito di interazioni e specifiche risonanze con i pianeti giganti alla corte del Sole.
Per misurare il tempo di vita della superficie di un asteroide, gli scienziati usano un parametro chiamato in gergo impact strength, traducibile come ‘resistenza agli impatti’. Tutti gli asteroidi sono colpiti da meteoriti e micrometeoriti che generano crateri da impatto. La resistenza agli impatti è la quantità di energia che un materiale può sopportare a seguito dell’applicazione di una forza improvvisa e quasi istantanea – con tempi dell’ordine dei millisecondi o anche meno – prima di subire una frattura.
Laboratori sulla terra e nello spazio
Prima d’ora, studi di laboratorio sulla resistenza agli impatti facevano uso di meteoriti di pochi centimetri di diametro, poiché sulla Terra non sono disponibili ‘massi asteroidali’ di dimensioni superiori al metro. Di conseguenza, i risultati di questi studi sono stati estrapolati per estrarre informazioni sulla resistenza dei grandi asteroidi e dei massi presenti sulla loro superficie. Evidenze dirette – provenienti dallo spazio – di impatti su piccola scala, dell’ordine dei centimetri, provengono da campioni di suolo e rocce lunari, o da immagini riprese dalla sonda dell’agenzia spaziale giapponese Hayabusa sull’asteroide (25143) Itokawa. Nonostante queste evidenze però, a causa della scarsa statistica o dell’insufficiente dettaglio delle immagini, non si è riuscito a calcolare in modo diretto la resistenza agli impatti né si è potuto ricavare l’età assoluta della superficie.
Al contrario, l’analisi dei dati presi dallo strumento Ocams/Polycam a bordo della sonda spaziale Osiris-Rex ha permesso di studiare delle cavità circolari presenti sull’asteroide Bennu con un dettaglio senza precedenti: le immagini consentono di risolvere crateri del diametro variabile fra i 3 centimetri e 5 metri sulla superficie di vari massi. Inoltre, grazie ai modelli digitali del terreno dell’asteroide ottenuti dallo strumento Ola (Osiris-Rex Laser Altimeter, fornito dall’Agenzia spaziale canadese), che riproducono le cavità circolari osservati su molti massi di Bennu, gli scienziati hanno confermato la loro natura di crateri da impatto.
«È la prima volta che si hanno a disposizione modelli digitali della superficie di un corpo minore con una risoluzione spaziale centimetrica», spiega Maurizio Pajola, ricercatore dell’Inaf di Padova. «Per confronto, Rosetta – missione spaziale dal successo scientifico indiscusso – è riuscita a produrre un modello della forma della cometa 67P con risoluzione spaziale di 50 cm, in alcune aree fino a 30 cm, ancora lontana dalle scale del centimetro o addirittura inferiori raggiunte su Bennu da Osiris-Rex».
Questo grado di dettaglio ha permesso agli scienziati della missione di ottenere la statistica delle dimensioni di questi crateri, e di conseguenza il flusso di impattori di dimensioni millimetriche e centimetriche grazie alle loro tracce impresse sulle rocce.
Dalle dimensioni dei crateri all’epoca della migrazione
La combinazione fra immagini ad altissima risoluzione e modelli digitali dettagliati della superficie ha consentito di stimare che i massi di Bennu – la cui composizione è prevalentemente carbonacea e le dimensioni dell’ordine del metro – hanno una resistenza all’impatto fra 0.44 e 1.77 megapascal, un valore inferiore rispetto alle rocce terrestri – mediamente più compatte e meno porose. Dallo studio della distribuzione in taglia dei crateri è stata inoltre ricavata la distribuzione in taglia degli impattori.
«Le distribuzioni di frequenza della dimensione degli impattori cambiano nel tempo dall’origine del Sistema solare ai giorni nostri, per effetto della pulizia di polveri, asteroidi e corpi minori in circolo indotta dalla formazione dei pianeti», continua Pajola. «Il numero di crateri sulle superfici di pianeti e satelliti era superiore nelle prime fasi di vita del Sistema solare – miliardi di anni fa. Oggi, per fare un esempio, è statisticamente molto meno probabile che un asteroide di 10 km di diametro come quello che ha eliminato i dinosauri impatti la Terra».
Nello specifico, i crateri analizzati sui massi di Bennu sono il risultato di un flusso di impatti da parte di particelle Neo millimetriche o centimetriche e l’epoca di esposizione della superficie – e dei suoi massi – risalirebbe a circa 1,75 milioni di anni, con un’incertezza di 750 mila anni. Si tratta di una stima di età molto importante in quanto rappresenta la quantità di tempo trascorso da quando Bennu ha lasciato la fascia principale degli asteroidi ed è entrato nella fase “Near-Earth”.
Per saperne di più:
- Lo studio è stato pubblicato online sulla rivista Nature nell’articolo “Bennu’s near-Earth lifetime of 1.75 million years inferred from craters on its boulders” di R.-L. Ballouz, K. J. Walsh, O. S. Barnouin, D. N. DellaGiustina, M. Al Asad, E. R. Jawin, M. G. Daly, W. F. Bottke, P. Michel, C. Avdellidou, M. Delbo, R. T. Daly, E. Asphaug, C. A. Bennett, E. B. Bierhaus, H. C. Connolly Jr, D. R. Golish, J. L. Molaro, M. C. Nolan, M. Pajola, B. Rizk, S. R. Schwartz, D. Trang, C. W. V. Wolner e D. S. Lauretta