Sulle tracce di Siding Spring

Tre sonde marziane hanno atteso al varco la cometa Siding Springs, occasione unica per incontrare un vero “fossile” del Sistema Solare. Crediti: NASA/JPL

Una stupefacente pioggia di migliaia di stelle cadenti ogni ora. Questo lo spettacolo a cui nessun occhio umano ha potuto assistere dal vero quando, lo scorso 19 ottobre, la cometa C/2013 A1 Siding Spring è passata a volo radente su Marte, a soli 140.000 chilometri di distanza. L’evento è stato però minuziosamente seguito da diversi telescopi e strumenti scientifici, tra cui due sonde NASA, MAVEN e Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), e l’europea Mars Express, i cui primi risultati sono stati resi noti in una recente conferenza stampa. Si tratta delle prime osservazioni ravvicinate del passaggiodi una cometa attorno a Marte, osservazioni che hanno permesso di raccogliere nuove informazioni sulle proprietà di base del nucleo cometario e di rilevarne direttamente gli effetti sull’atmosfera marziana, dove è stato visto formarsi uno strato temporaneo di gas ionizzato. Tutte informazioni preziose, visto che Siding Spring è una cometa proveniente direttamente della remotissima Nube di Oort, nella quale si ritiene permangono gli “avanzi” della formazione del Sistema Solare, al contrario della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, obbiettivo della sonda ESA Rosetta, già ampiamente “cucinata” dal calore solare.

Passando a una distanza da Marte che è meno di un decimo rispetto a quanto qualsiasi cometa nota si sia mai avvicinata alla Terra, Siding Spring ha scodinzolato una scia di polvere verso il pianeta, una parte della quale si è vaporizzata in atmosfera, producendo lo sciame meteorico di cui si accennava all’inizio. Questi detriti hanno determinato significative modificazioni temporanee nella parte superiore dell’atmosfera marziana, ma anche possibili perturbazioni a lungo termine, che saranno oggeto di ricerche future.

Peraltro, la cometa rappresentava una potenziale minaccia per le sonde orbitanti. “Un tale evento storico ci ha permesso di osservare i dettagli di questa veloce cometa della Nube di Oort in un modo mai prima possibile con le nostre missioni su Marte esistenti”, ha dichiarato Jim Green, direttore del Planetary Science Division della NASA a Washington. «Osservando gli effetti su Marte della polvere cometaria che ha impattato nell’alta atmosfera, sono molto felice che abbiamo a suo tempo deciso di posizionare le nostra navi spaziali al sicuro, sull’altro lato di Marte, al culmine del passaggio».

La sonda MAVEN ha studiato le variazioni chimiche in atmosfera, rilevando anche parte della composizione cometaria. Crediti: NASA/JPL, University of Colorado

La sonda MAVEN, da poco arrivata su Marte, ha rilevato i cambiamenti nella chimica della parta più alta dell’atmosfera marziana in seguito alla pioggia di meteoriti. Lo strumento Imaging Ultraviolet Spectrograph (IUVS) ha osservato un’intensa emissione ultravioletta dovuta a ioni di ferro e magnesio, più intensa di quanto mai osservato sulla Terra per analoghe tempeste di meteore. L’emissione ha dominato lo spettro ultravioletto di Marte per diverse ore dopo l’incontro, per poi dissiparsi nei successivi due giorni. Grazie a un altro strumento, Neutral Gas and Ion Mass Spectrometer (NGIMS), la sonda MAVEN è stata anche in grado di campionare direttamente e determinare la composizione di alcune delle polveri della cometa nell’atmosfera di Marte, trovando otto diversi tipi di ioni metallici, tra cui sodio, magnesio e ferro. Queste sono le prime misurazioni dirette della composizione delle polveri rilasciate da una cometa della Nube di Oort.

Questi spettrogrammi dello strumento MARSIS a bordo di Mars Express mostrano l’intensità dell’eco radar in una zona della ionosfera marziana interessata dal passaggio delle polveri cometarie. Crediti: ASI/NASA/ESA/JPL/Univ. di Roma/Univ. of Iowa

In un altro luogo attorno a Marte, il radar italo-americano MARSIS (Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionospheric Sounding) a bordo di Mars Express ha osservato un enorme aumento della densità di elettroni nella ionosfera marziana sette ore dopo il momento di massimo avvicinamento della cometa. Questo picco si è verificato ad una quota sostanzialmente inferiore (attorno agli 80-100 km) al normale massimo di densità nella ionosfera marziana, dove, in altre parole, l’impatto delle fini polveri cometarie ha dato origine a un nuovo e temporaneo strato di gas ionizzato particolarmente denso. «Per la prima volta abbiamo potuto osservare in presa diretta un fenomeno che per Marte era stato solo ipotizzato, ossia la formazione di uno strato di plasma dovuto al precipitare di polvere meteorica nell’atmosfera. Per un breve periodo, e per le zone del pianeta che erano rivolte verso la cometa, una parte dell’atmosfera è diventata una sorta di specchio per cui le onde radio a bassa frequenza trasmesse dall’esterno del pianeta non potevano raggiungerne la superficie», ha commentato Roberto Orosei dell’Istituto di Radioastronomia INAF, vice responsabile scientifico di MARSIS.

Anche il radar SHARAD (Shallow Subsurface Radar) di MRO ha rilevato l’incremento nella ionosfera. Benché le immagini dello strumento risultassero “sporcate” dal passaggio dei segnali radar attraverso il nuovo strato transitorio di gas ionizzato creata dalla polvere cometaria, gli scienziati di SHARAD hanno usato queste interferenze indesiderate per determinare che la densità elettronica della ionosfera sul lato notturno del pianeta, quello in cui sono state effettuate le osservazioni, è stata da 5 a 10 volte più alta del solito.

Naturalmente non si poteva ignorare la grande protagonista, la cometa stessa. La sonda MRO ha puntato la sua fotocamera ad alta risoluzione HiRISE (High Resolution Imaging Science Experiment) direttamente su Siding Spring, rivelando un nucleo più piccolo del previsto, di soli 2 chilometri, e un periodo di rotazione per il nucleo di otto ore, coerente con le recenti osservazioni preliminari dal Telescopio Spaziale Hubble. Un altro strumento a bordo di MRO, Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM), ha osservato la cometa per vedere se vi fossero eventuali componenti chimici che spiccavano particolarmente nel suo spettro, senza però individuarne di particolari. Dalla variazioni di colore della chioma di Siding Spring, gli scienziati di CRISM hanno però tratto l’indicazione che la cometa sta rilasciando particelle di polvere di diverse dimensioni, sia grandi che piccole.

Queste 54 immagini in falsi colori del nucleo e della chioma cometaria riprese dalla camera HiRISE a bordo di MRO mostrano cambiamenti nel flusso di materiale che la cometa si lascia dietro. Crediti: NASA

Gli scienziati coinvolti nelle ricerche sono estremamente soddisfatti di come gli strumenti hanno funzionato e della quantità di dati concreti che hanno ottenuto. “Siamo così fortunati ad osservare un evento come questo, di quelli che capitano una sola volta nella vita”, ha detto in conclusione Jim Green. «A maggior ragione se si considera che ci vogliono circa 8 milioni di anni per una cometa dalla Nube di Oort – quel vasto serbatoio di comete ghiacciate che si estende quasi un anno luce dal Sole – per arrivare qui, al nostro cospetto».