NUOVI RISULTATI DALLA MISSIONE DAWN

Ghiaccio nei crateri di Cerere

Due studi pubblicati su Science e Nature Astronomy, presentati dal team della missione Nasa Dawn al meeting dell'American Geophysical Union in corso a San Francisco, dimostrano come il ghiaccio su Cerere, in prossimità della superficie, sia molto più presente di quanto si pensasse

La missione Dawn della Nasa ha rilevato la presenza di idrogeno sulla superficie di Cerere. Maggiore concertazione di idrogeno per il blu e minore per il rosso. Crediti: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/PSI

I ricercatori della missione Dawn della NASA hanno presentato in questi giorni, al meeting dell’American Geophysical Union, nuovi risultati sulla presenza di ghiaccio su Cerere. «Questi studi sono basati sull’ipotesi che il ghiaccio si sia separato dalla roccia nella storia recente di Cerere, e che nel lungo periodo di formazione del Sistema solare sia rimasto in superficie», ha detto Carol Raymond, del Jet Propulsion Laboratory NASA a Pasadena, in California.

La missione Dawn è nota per aver osservato gli asteroidi Vesta e Cerere, due protopianeti, situati nella fascia principale degli asteroidi tra Marte e Giove. Diversi per forme, caratteristiche morfologiche e natura geologica della superficie, i due corpi popolavano la fascia di detriti intorno alla nostra stella, il Sole, alle origini del Sistema solare. Per questa ragione rappresentano la teca che nasconde i segreti sulla storia della vita e del Sistema solare.

Cerere non sembrava avere ghiaccio: l’oscurità dei suoi crateri pareva essere rischiarata dal biancore di sali altamente riflettenti. Ma non secondo le nuove evidenze. «La presenza di ghiaccio su altri corpi planetari è importante, perché l’acqua è un ingrediente essenziale per la vita così come noi la conosciamo. Se si trovano corpi che sono stati ricchi di acqua in un lontano passato, abbiamo indizi utili per capire dove la vita può essere stata presente nel sistema solare», ha aggiunto Raymond.

«Su Cerere il ghiaccio non è localizzato solo in alcuni crateri. È presente ovunque, vicino alla superficie, alle latitudini più elevate», ha detto Thomas Prettyman, ricercatore dell’Istituto di Scienze planetarie di Tucson, Arizona, grazie allo studio dei dati dello strumento GRaND, le cui risultanze sono pubblicate su Science. Con questo rilevatore si sono potute determinare le concentrazioni di idrogeno, ferro e potassio nella superficie di Cerere, misurando inoltre un gran quantità di energia da raggi gamma e neutroni emessi dal protopianeta.

I neutroni sono prodotti dai raggi cosmici galattici che interagiscono con la superficie di Cerere. Alcuni di essi vengono assorbiti dal protopianeta mentre altri sfuggono. Gli scienziati sanno che l’idrogeno rallenta i neutroni, quindi il minor numero di neutroni in fuga renderebbe plausibile l’ipotesi che ci sia idrogeno in grande quantità, probabilmente in forma di acqua ghiacciata (che è fatta di due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno).

«Questi risultati confermano le previsioni fatte quasi tre decenni fa, basandosi sul presupposto che il ghiaccio può sopravvivere per miliardi di anni appena sotto la superficie di Cerere, e rafforza l’ipotesi che anche altri asteroidi della fascia principali possano presentare ghiaccio sotto la superficie», ha commentato Prettyman.

Un vero e proprio rompicapo per gli scienziati, che confrontano i risultati ottenuti per Cerere anche con le meteoriti. Infatti l’alta concentrazione di ferro, idrogeno, potassio e carbonio forniscono ulteriori prove che lo strato superiore di materiale di rivestimento di Cerere sia stato alterato da acqua liquida proveniente dall’interno del protopianeta. Gli scienziati teorizzano che il decadimento di elementi radioattivi all’interno abbia prodotto calore che ha guidato questo processo di alterazione, e che spiegherebbe la distinzione tra un interno di roccia non ghiacciata e il ghiaccio in superficie. Questa separazione tra ghiaccio e roccia potrebbe essere una spiegazione alla differente composizione chimica tra la parte superficiale e quella interna.

Ma anche le condriti carbonacee, un tipo di meteoriti, sono state modificate dall’acqua, e il confronto con Cerere apre nuovi scenari. Queste meteoriti probabilmente provengono da corpi che erano più piccoli di Cerere, che ha più idrogeno e meno ferro rispetto a questi altri corpi celesti. Una spiegazione potrebbe essere che le particelle più dense sono in zone più profonde, mentre le altre con presenza di sali sono risalite in superficie. In alternativa, Cerere potrebbe essersi formata in una regione diversa del Sistema solare rispetto alle meteoriti.

Video di una “trappola fredda” su Cerere. Crediti: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Ma non è finita qui. Un secondo studio, condotto da Thomas Platz del Max Planck Institute di Gottinga in Germania e pubblicato sulla rivista Nature Astronomy, ha cercato una spiegazione al perché della concentrazione di ghiaccio nelle cosiddette “trappole a freddo” (vedi animazione), dove si registrano temperatura di 110 gradi Kelvin (-163 gradi). Sono veri e propri depositi di materiale riflettente riscontrati in almeno 10 crateri. In particolare in uno di questi, parzialmente soleggiato, lo spettrometro ha confermato la presenza di ghiaccio.

Anche su Mercurio e sulla Luna è stato rilevato ghiaccio in trappole a fredde, ma quelle di Cerere sono più misteriose. Mentre sulla Luna e su Mercurio la spiegazione sta nell’asse di rotazione, che lascia alcuni crateri costantemente in ombra, per Cerere questa spiegazione non si applica. «Siamo interessati a capire come questo ghiaccio sia arrivato e come sia riuscito a durare così a lungo», ha detto il co-autore Norbert Schorghofer, della Università delle Hawaii. «Potrebbe provenire dalla crosta di Cerere o dallo spazio».

Ma, indipendentemente dalla sua origine, gli scienziati sanno che le molecole di acqua su Cerere hanno la possibilità di “saltellare” da regioni più calde e concentrarsi nelle trappole a freddo. Infatti altre osservazioni eseguite negli anni 2012-2013 con Herschel, il telescopio spaziale per l’infrarosso dell’Agenzia Spaziale Europea, hanno reso evidente la presenza di vapore acqueo. Molecole d’acqua che lasciano la superficie, disperdendosi in parte e in parte cumulandosi all’interno dei crateri.

Una simulazione realizzata dal Centro aerospaziale tedesco (DLR) ricostruisce un sorvolo di Occator, il cratere misterioso di Cerere, noto per i suoi brillamenti. La simulazione utilizza i dati della missione Nasa Dawn per una visione topografia di Occator negli spettri del rosso e del blu, che ricondurrebbe il brillamento alla presenza di sali e non di ghiaccio. Occator, 92 km di cratere con una regione centrale brillante che include una cupola con fratture, recentemente nominata Cerealia Facula, mentre le macchie della parte del cratere meno riflettente a est del centro sono chiamate Vinalia Facula. «L’interno unico di Occator potrebbe essersi formato in una combinazione di processi che stiamo indagando», ha dichiarato Ralf Jaumann, scienziato planetario e co-ricercatore presso DLR per la missione Dawn. «L’impatto che ha creato il cratere potrebbe aver innescato la risalita del liquido dall’interno Cerere, lasciandosi dietro i sali».