Il Double Focusing Mass Spectrometer ( DFMS) dello spettrometro ROSINA ( Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis), a bordo della sonda dell'ESA Rosetta, ha rilevato per la prima volta argon dalla cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko.
L'argon appartiene al gruppo dei gas nobili, detti anche "gas inerti" perché non interagiscono con altre sostanze chimiche per formarne di nuove ed sono in grado di rimanere in uno stato atomico stabile. Ciò vuol dire che, se questo gas è presente, è rimasto invariato fin dalla sua prima comparsa su Chury (Alan Stern e colleghi lo avevano scoperto per la prima volta in assoluto su una cometa con le analisi spettrografiche su Hale-Bopp).
Rilevarlo aiuta gli scienziati a comprendere i processi di formazione delle comete e il loro ruolo nell'apporto di "ingredienti" alla Terra primordiale. La sua abbondanza e composizione isotopica può essere confrontata con i valori noti per la Terra, Marte, il vento solare e i meteoriti.
Considerato che la presenza di gas nobili nelle atmosfere dei pianeti terrestri è in gran parte controllata dalla prima fase di formazione, che include il degassamento attraverso i processi geologici, atmosferici, la perdita e/o la consegna di materiale dal bombardamento di asteroidi o comete, il loro studio può fornire importanti indizi su questi processi.
I nuovi risultati, pubblicati su Science Advances e descritti in un report sul blog della missione, si basano sui dati raccolti il 19, 20, 22 e 23 ottobre 2014, quando 67P era a circa 465 milioni chilometri (3,1 UA) dal Sole e Rosetta orbitava a 10 chilometri di distanza dal nucleo.
Nei momenti in cui la sonda si trovava così vicino, ROSINA era già stata in grado di stilare un inventario dei componenti chiave nella chioma di Chury, tuttavia, i gas nobili vengono persi facilmente per sublimazione e quindi questo primo rilevamento di argon è una scoperta fondamentale.
Gli spettri ad alta risoluzione del Double Focusing Mass Spectrometer (DFMS) di ROSINA hanno mostrato e, ottenendo un rapporto isotopico 36Ar / 38Ar di 5,4 ± 1,4, compatibile con i valori del Sistema Solare (per terra, questo rapporto è 5,3, mentre per il vento solare è 5,5).
Il team ha potuto studiare anche l' abbondanza del gas.
"Anche se il segnale di argon è molto basso nel complesso, questa inequivocabile prima rilevazione in situ di un gas nobile per la cometa dimostra l'impressionante sensibilità del nostro strumento", ha dichiarato il professor Kathrin Altwegg, ricercatore principale di ROSINA presso l'Università di Berna .
"Il rapporto argon-acqua varia oltre un fattore di 20. Infatti, mentre l'argon è molto volatile e può sfuggire in qualsiasi condizione, la sublimazione dell'acqua dipende fortemente dalla quantità di luce solare ricevuta e quindi, con essa, il rapporto argon-acqua", ha spiegato il professor Hans Balsiger, sempre dell'Università di Berna, autore principale dell'articolo.
"Al contrario, la relativa abbondanza di argon ed azoto molecolare è abbastanza stabile, considerato che argon e azoto hanno una volatilità elevata simile", ha aggiunto.
Nonostante però, il rapporto argon-acqua abbraccia range molto ampi, per i motivi appena spiegati, rimane aperta questione se le comete hanno contribuito a consegnare acqua alla Terra o meno, dal momento in cui questo rapporto sulla Terra è inferiore di diversi ordini di grandezza rispetto a quello trovato su Chury. Questo si aggiunge ai precedenti risultati già controversi sul rapporto deuterio-idrogeno, rilevati sempre sa ROSINA.
Oltre a questi aspetti, l'argon, che proviene dall'interno del nucleo, può essere utilizzato anche per conoscere le condizioni in cui la cometa si è formata. A seconda della struttura del ghiaccio, cristallina o amorfa nelle sue forme più semplici, che si crea a seconda della temperatura e pressione, anche i gas intrappolati vengono rilasciati in modi differenti. Lo studio dei gas nobili perciò può essere particolarmente utile per conoscere la storia di Chury.
E' passato quasi un anno da quando questi dati sono stati raccolti.
Ora che la cometa ha superato il perielio, il punto più vicino al Sole lungo la sua orbita, la densità della chioma è aumentata notevolmente, il che significa che questo sarebbe il momento migliore per cercare gas rari. Tuttavia, una maggiore attività implica anche che Rosetta non può volare troppo vicino al nucleo e, pertanto, attualmente orbita a distanze superiori a 350 chilometri dalla cometa: questa settimana, tra l'altro, la sonda ha intrapreso una traiettoria che la porterà fino a 1.500 chilometri per studiare la chioma su larga scala e l'ambiente di plasma.
Il team di ROSINA rimane in trepidante, in attesa che Rosetta possa tornare a percorrere orbite più strette nei prossimi mesi.