Rosetta fa una sorprendente scoperta sui getti della cometa 67P

Secondo i dati raccolti dallo strumento Alice, a causare la rottura delle molecole di acqua e anidride carbonica espulse dalla cometa non sono i fotoni del Sole, ma gli elettroni di altre molecole ionizzate.
La missione europea Rosetta ha effettuato l'ennesima, sorprendente scoperta sulla cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. La sonda, che da Agosto dell'anno scorso orbita attorno al nucleo, ha individuato un inaspettato processo all'opera che porta alla rottura delle molecole di acqua e anidride carbonica espulse dalla cometa.
Alice, uno degli 11 strumenti a bordo della sonda europea e gemello dell'omonimo strumento sulla sonda New Horizons che fra esattamente sei settimane studierà le atmosfere di Plutone e Caronte, ha esaminato per dieci mesi la luce riflessa dalla cometa. Operando nel lontano ultravioletto, Alice è in grado di leggere le firme chimiche di molti tra gli elementi più abbondanti nell'intero universo, come idrogeno, ossigeno, carbonio e azoto.
Un nuovo studio pubblicato sulla rivista Astronomy and Astrophysics riporta la scoperta di un processo osservato nei primi quattro mesi di missione, quando la sonda si trovava tra i 10 e gli 80 km dal nucleo. Gli scienziati, studiando i pennacchi di acqua e anidride carbonica emessi dalla cometa su stimolo del calore solare, si sono accorti che le molecole vengono spezzate in idrogeno e ossigeno (l'acqua) e carbonio e ossigeno (l'anidride carbonica) in un processo a due stadi.
Inizialmente, un fotone ultravioletto emesso dal Sole colpisce una molecola d'acqua nella chioma (l'atmosfera) della cometa, ionizzandola ed espellendo un elettrone energetico. L'elettrone colpisce un'altra molecola d'acqua nella chioma, spezzandola in due atomi di idrogeno e uno di ossigeno, ed eccitandoli. Questi atomi poi emettono radiazioni ultraviolette a particolari lunghezze d'onda comprese nella banda studiata da Alice. Si pensa che lo stesso processo, detto luminescenza, sia all'opera anche nella rarefatta atmosfera che avvolge Plutone, con l'azoto al posto dell'acqua: quando una molecola di azoto viene colpita da un elettrone proveniente da un'altra molecola di azoto ionizzata da un fotone solare ultravioletto, essa emette a sua volta un fotone alla caratteristica lunghezza d'onda di 134 nanometri. Lo sapremo con certezza fra sole sei settimane, il 14 Luglio 2015.
Allo stesso modo, l'impatto di un elettrone contro una molecola di anidride carbonica risulta nella rottura di quest'ultima in due atomi di ossigeno e uno di carbonio.
"Le analisi delle intensità relative delle emissioni atomiche osservate ci permettono di determinare che stiamo osservando direttamente la rottura delle molecole-madri nelle vicinanze, circa 1 km, del nucleo della cometa, dove sono prodotte," spiega Paul Feldman della John Hopkins University di Baltimora.
Finora, i telescopi terrestri e spaziali, osservando la cometa da grandi distanze, erano stati in grado di osservare solamente i singoli atomi prodotti in seguito alla rottura, e non le molecole originali, a centinaia o addirittura migliaia di chilometri dal nucleo.
"La scoperta che abbiamo effettuato era piuttosto inaspettata," spiega Alan Stern, a capo dello strumento Alice e anche, casualmente, della missione New Horizons verso Plutone. "Ci mostra chiaramente quanto sia valsa la pena raggiungere questa cometa per osservarla da vicino, dato che questa scoperta semplicemente non era possibile né dalla Terra né dall'orbita terrestre con nessun telescopio attuale o in fase di progettazione. E sta cambiando radicalmente la nostra comprensione delle comete."
"Guardando le emissioni degli atomi di idrogeno e ossigeno, siamo in grado di risalire alla posizione e alla struttura dei pennacchi di acqua sulla superficie della cometa," aggiunge Joel Parker del Southwest Research Institute a Boulder, nel Colorado.
Si pensa che lo stesso processo, oltre che su 67P/Churyumov-Gerasimenko e su Plutone, sia all'opera anche sui geyser di Europa, con la differenza che i fotoni, nel caso della luna di Giove, provengono dalla magnetosfera del gigante gassoso e non dal Sole.
I dati raccolti da Alice hanno trovato conferma in quelli degli altri strumenti, e in particolare MIRO, ROSINA e VIRTIS, che hanno confermato la presenza e le variazioni nel tempo delle varie particelle.
"Questi risultati preliminari da Alice ci dimostrano quando sia importante studiare una cometa a diverse lunghezze d'onda e con tecniche differenti, in modo da poter esplorare tutti i vari aspetti," aggiunge Matt Taylor dell'Agenzia Spaziale Europea. "Stiamo monitorando attivamente come la cometa si evolve mentre si avvicina al suo perielio di Agosto, osservando come i pennacchi diventano sempre più attivi a causa del maggiore calore solare e studiando gli effetti dell'interazione tra la molecola e il vento solare."

Photo credit: Spacecraft: ESA/ATG medialab; comet, left: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA; comet, top right: ESA/Rosetta/NavCam – CC BY-SA IGO 3.0; data: Feldman et al (2015).
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