Gli effetti del passaggio di Siding Spring

Le sonde che orbitano intorno a Marte hanno rilevato gli effetti del passaggio ravvicinato della cometa Siding Spring dello scorso 19 ottobre 2014.

Giunta alla distanza minima di circa 139.500 km dalla superficie di Marte alle 18:27 UTC (19:27 ora italiana), la cometa non periodica C/2013 A1 Siding Spring ha raggiunto il suo perielio pochi giorni dopo, il 25 ottobre 2014, per allontanarsi definitivamente dalla parte interna del nostro Sistema Solare.

Dopo che il passaggio straordinariamente ravvicinato a Marte della cometa aveva preoccupato i responsabili delle missioni attualmente in orbita attorno al Pianeta Rosso, l’eccezionale evento astronomico si è dimostrato una grandissima occasione per gli scienziati per studiare gli effetti della interazione dei gas ionizzati e delle polveri emesse da Siding Spring con gli strati alti dell’atmosfera marziana.

A fornire dati significativi sul passaggio della cometa nelle vicinanze di Marte sono state le sonde dell’Agenzia Spaziale Americana (NASA) Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN) e Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) e la sonda Mars Express dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA).

Per mezzo delle informazioni ricavate dalla osservazioni di queste sonde, gli scienziati hanno potuto rilevare come la scia lasciata da Siding Spring, una volta venuta a contatto con l’atmosfera di Marte, abbia contribuito a  generare temporaneamente uno strato di particelle ionizzate che si è andato ad aggiungere alla ionosfera di Marte.

Dall’analisi di queste rilevazioni gli scienziati sono stati per la prima volta in grado di mettere in relazione l’impatto con l’atmosfera di un pianeta di questo tipo di detriti spaziali con lo stabilirsi di uno strato temporaneo di particelle ionizzate, osservazioni mai effettuate anche sulla Terra.

Le particelle di polvere emesse dalla cometa, e facenti parte della sua coda, hanno intersecato l’orbita percorsa da Marte e sono state vaporizzate  a causa del calore generatosi per l’attrito dovuto alla elevatissima velocità relativa, pari a circa 56 km/s, con cui hanno a attraversato gli strati superiori dell’atmosfera del pianeta, creando quello che, ad un osservatore umano posto sulla superficie di Marte, sarebbe apparso come una impressionante pioggia meteorica.

La sonda MAVEN, giunta in orbita di Marte lo scorso 22 settembre 2014, ha rilevato l’interazione della polvere di Siding Spring con l’atmosfera marziana per mezzo di due degli strumenti di indagine di cui è dotata.

Attraverso lo spettrografo ad ultravioletti (Imaging Ultraviolet Spectrograph) sono state rilevate elevate emissioni di raggi ultravioletti da parte di ioni di magnesio e di ferro nell’alta atmosfera come conseguenza della pioggia meteorica.

Questo strato di ioni che mettevano lampi nell’ultravioletto erano presenti ad un’altitudine di circa 200 km dalla superficie marziana e sono stati preponderanti rispetto alle altre emissioni di raggi ultravioletti rilevati da MAVEN per diverse ore dopo il passaggio della cometa per scomparire completamente nell’arco di due giorni.

Un’immagine composta da una rappresentazione artistica di Marte e dall’immagine dell’emissione di ultravioletti rilevata da MAVEN dopo il passaggio della cometa Siding Spring. Image Credit: NASA/Univ. of Colorado

Alcune particelle della polvere cometaria, catturate da MAVEN nell’attraversamento dell’atmosfera marziana a soli 150 km dalla superficie, sono state analizzate dalla sonda per mezzo dello spettrometro di massa per gas neutri e ioni (Neutral Gas and Ion Mass Spectrometer) che ha permesso di rilevare la presenza di ioni metallici come sodio, magnesio e ferro.

Si tratta della prima analisi diretta della polvere rilasciata da parte di una cometa che, come la C/2013 A1 Siding Spring, proviene direttamente dalla Nube di Oort, il serbatoio di oggetti risalenti alla formazione del nostro sistema solare e che avvolge come una nube sferica le orbite dei pianeti più esterni da una distanza compresa fra le 20.000 e le 100.000 Unità Astronomiche.

Il segnale del radar SHARAD di MRO influenzato dal passaggio di Siding Spring. Image credit: JPL/NASA/Univ. of Rome/ASI

Gli effetti del passaggio di Siding Spring sono stati rilevati anche dal radar Shallow Subsurface Radar (SHARAD) della sonda della NASA Mars Reconaissance Orbiter, il cui segnale è risultato disturbato dall’incremento dello strato di gas ionizzati nella ionosfera marziana.

Nell’immagine a destra, dall’alto verso il basso si vede un’immagine artistica dell’analisi compiuta da MRO per mezzo di SHARAD, in mezzo il segnale letto dalla sonda durante una normale ricognizione del suolo marziano risalente ad ottobre 2013, e in basso lo stesso tipo di segnale, letto dal radar il 19 ottobre 2014 due ore e mezza dopo il passaggio ravvicinato della cometa, “sfocato” a seguito della interferenza dello strato di ioni generato da Siding Spring.

Gli scienziati che hanno analizzato le rilevazioni di SHARAD durante il passaggio di Siding Spring hanno valutato che la densità degli elettroni della ionosfera di Marte, nella parte non illuminata dal sole dove è stata effettuata la rilevazione, sia stata di 10 volte superiore all’usuale.

Cinque scatti della camera HIRIRE di MRO che riprendono il passaggio di Siding Spring. Image Credit: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona

Per mezzo delle immagini ricavate della camera da alta risoluzione High Resolution Imaging Science Experiment (HIRISE) di MRO è stato possibile verificare che il diametro del nucleo della cometa Siding Spring è più piccolo dei 2 km stimati per mezzo delle osservazioni effettuate dai telescopi a Terra.

Nelle cinque immagini riportate a destra, scattate dalla camera HIRISE mentre si MRO si trovava a distanza compresa fra i 138.000 e i 150.000 km da Siding Spring, è possibile scorgere il nucleo della cometa al momento del passaggio ravvicinato di Marte.

Ciascun pixel delle immagini, riprese a quella distanza,  copre una superficie del nucleo della cometa compresa fra i 138 e i 177 metri e la scala di confronto per ciascuna immagine è di 1 km.

Dalle riprese di HIRISE è stato possibile determinare che il nucleo di Siding Spring effettua una rotazione intorno al proprio asse in circa 8 ore, compatibile con quanto misurato per mezzo delle immagini ricavate dal telescopio spaziale Hubble.

Il picco nella concentrazione di elettroni nella ionosfera marziana rilevata da Mars Express. Image Credit: ASI/NASA/ESA/JPL/Univ. di Roma/Univ. dell’Iowa.

Anche la sonda Europea Mars Express, per mezzo dello strumento Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionospheric Sounding (MARSIS) realizzato con una collaborazione fra Università di USA e Italia, ha rilevato un grande aumento degli elettroni nella ionosfera marziana.

Nella immagine a destra, gli spettrogrammi dell’eco rilevato dal radar MARSIS in tre orbite successive di Mars Express intorno a Marte effettuate fra il 19 e il 20 ottobre 2014.

In quello centrale si apprezzano gli effetti dell’aumento di ionizzazione della ionosfera marziana dovuta alla collisione della polvere rilasciata dalla cometa Siding Spring nel suo passaggio ravvicinato a Marte.

Oltre agli effetti immediatamente visibili sulla atmosfera marziana, gli scienziati che analizzano le osservazioni delle sonde in orbita intorno a Marte continueranno a valutare i possibili effetti a lungo termine del passaggio ravvicinato della cometa Siding Spring.

Nel filmato seguente, pubblicato dal Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA sul canale JPLRaw di Youtube, l’animazione della ripresa di Siding Spring da parte di MRO, si conclude con le immagini della cometa effettivamente riprese dalla sonda per mezzo della camera HIRISE.

Fonte: NASA/JPL.

Nell’immagine in evidenza, un’immagine artistica dell’avvicinamento a Marte della cometa Siding Spring e delle sonde in orbita ad attenderla. Image Credit: NASA/JPL-Caltech.