Chury: nata da due comete

La curiosa forma a " rubber duck" ("paperella di gomma") di Chury sarebbe il frutto di lenta collisione e fusione di due comete nei primi anni di vita del Sistema Solare.

L'origine della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko è stata una delle questioni chiave alla quale la missione dell'ESA Rosetta ha cercato di rispondere da quando, lo scorso anno, le sue fotocamere hanno iniziato a mettere a fuoco un corpo binario.
Era il 15 luglio 2014 quando la sonda si trovava a 10.000 chilometri dal nucleo e OSIRIS aveva ripreso un oggetto dalla forma irregolare che all'epoca occupava solo pochi pixel nelle immagini. L'aspetto " binario a contatto" era assolutamente diverso dai modelli previsti e fu sufficiente avvicinarsi ancora un po' per scoprire che assomigliava senza ombra di dubbio ad una paperella di gomma!

Ma come è nata la forma a rubber duck?

All'inizio c'erano diverse idee in merito tra cui quella di una collisione a bassa velocità tra due piccole comete all'epoca della formazione del Sistema Solare. Ma ipotesi alternative suggerivano che Chury potesse essere un corpo più grande ed unico all'inizio, sottoposto a considerevoli forze gravitazionali di un pianeta come Giove o di una stella come il Sole; oppure sarebbe nata come oggetto rotondo ed avrebbe acquisito questa forma a causa dei processi di sublimazione nel corso delle sue orbite e dei suoi perieli.

Alla fine, le due teorie prevalenti optavano, una per la storia della collisione e fusione di due corpi più piccoli, l'altra per l'erosione di un unico oggetto ma quale di queste avrebbe dato origine al "collo"?
Il collo è stato uno dei punti maggiormente attivi della cometa, quando ancora si trovava piuttosto lontano dal Sole.
Quasi subito dopo l' arrivo di Rosetta a 100 chilometri dal nucleo il 6 agosto 2014, le fotocamere avevano ripreso i primi getti.

Ora, però. gli scienziati hanno risolto l'enigma, spiega il comunicato.
Studiando gli strati che compongono il nucleo, grazie alle immagini catturate dalla sonda tra il 6 agosto 2014 ed il 17 marzo 2015, hanno dimostrato che Chury è nata a seguito di un urto a bassa velocità tra due comete più piccole che in origine erano due corpi distinti.

Questa tavola mostra una selezione delle immagini ad alta risoluzione di OSIRIS, utilizzate dal team per identificare le diverse stratificazioni del nucleo della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko.
Copyright ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA; M. Massironi et al (2015)

"E' chiaro dalle immagini che entrambi i lobi hanno un involucro esterno di materiale organizzato in strati distinti e pensiamo che questi si estendono per diverse centinaia di metri sotto la superficie", ha detto Matteo Massironi, dell'Università di Padova, autore principale dello studio pubblicato sulla rivista Nature e presentato all' European Planetary Science Congress ( EPSC).
"Si può immaginare la stratificazione un po' come una cipolla, tranne che in questo caso stiamo considerando due cipolle separate di dimensioni diverse che sono cresciute in modo indipendente prima di fondersi insieme".

Dopo aver identificato oltre 100 zone sulla superficie di 67P, Massironi e colleghi hanno studiato la disposizione degli strati di materiale e le pareti di roccia a vista. Con un modello 3D, hanno determinato la direzione verso cui sono strati inclinati per visualizzare la loro disposizione anche nel sottosuolo. La simulazione ha mostrato che le caratteristiche sono coerentemente allineate in tutto il nucleo ed alcune si estendono fino ad una profondità di 650 metri.

"Questo è stato il primo indizio che i due lobi erano indipendenti, rafforzato dalla constatazione che gli strati sono inclinati in direzioni opposte vicino al collo della cometa", ha detto Massironi.
"A dire il vero, abbiamo anche esaminato la relazione tra la gravità locale e gli orientamenti delle singole caratteristiche ricostruite tutto intorno alla superficie della cometa".

Le immagini di OSIRIS a sinistra e la modellazione 3D utilizzata per determinare l'origine della forma della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko.
Copyright ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA; M. Massironi et al (2015)

In generale, gli strati di un materiale dovrebbero formare un angolo retto rispetto alla gravità di un oggetto.
La squadra ha utilzzato delle simulazioni computerizzate per calcolare la forza e la direzione della gravità in corrispondenza di ogni strato.
In un modello hanno ipotizzato un corpo unico con un centro di massa vicino al collo, in altri hanno lavorato con due comete separate, ognuna con un proprio centro di massa. I risultati hanno mostrato che l'orientamento di un determinato strato e la direzione della gravità locale sono più perpendicolari nel caso di due corpi distinti.

"Ciò indica che gli strati nella testa e nel corpo della cometa si sono formati indipendentemente prima della fusione", ha aggiunto Massironi.
"Deve essersi trattato di un urto a bassa velocità che ha preservato l'orientamento in profondità come indicato dai nostri dati".
"Inoltre, le somiglianze strutturali impressionanti tra i due lobi implicano che, nonostante la loro origine indipendente, devono aver preso forma a seguito di un processo di accrescimento comune", ha aggiunto il co-autore dello studio Bjorn Davidsson, dell'università di Uppsala, in Svezia.

Infine, la squadra fa notare che anche se l'erosione non può essere considerata la causa della forma a "paperella di gomma" della cometa, è oggi un elemento determinante nella sua evoluzione.

" Ora con questo studio dettagliato possiamo affermare con certezza che si tratta di una binaria a contatto", ha concluso Holger Sierks, ricercatore principale di OSIRS presso il Max Planck Institute for Solar System Research di Göttingen.

Una precedente simulazione pubblicata sulla rivista Science Express aveva ricostruito quelle dolci collisioni e fusioni che intervengono quando due sfere di ghiaccio con un diametro di circa un chilometro si incontrano, dando origine a forme simili a quella di Chury.