Nel vasto “zoo” di oggetti celesti che popolano il Sistema solare, gli asteroidi rappresentano una delle categorie più numerose ed eterogenee. Concentrati in gran parte nella fascia principale, tra le orbite di Marte e Giove, questi corpi rocciosi sono considerati dagli astronomi veri e propri fossili: resti della formazione planetaria che conservano informazioni preziose sui primi istanti di vita del Sistema solare.
Nella maggior parte dei casi sono oggetti innocui. Alcuni, tuttavia, possono costituire un problema per il nostro pianeta. Tra il milione circa finora identificati, ce ne sono infatti alcuni classificati come potenzialmente pericolosi (potentially hazardous asteroids, Pha). Si tratta di oggetti con un diametro superiore a 140 metri che, lungo la loro orbita, possono avvicinarsi alla Terra fino a meno di 0,05 unità astronomiche – circa 7,5 milioni di chilometri – con un rischio non trascurabile di impatto.
Per affrontare la minaccia rappresentata da questi corpi, oltre a tracciare con precisione le loro orbite, è particolarmente importante conoscerne la struttura interna. Stabilire se un asteroide sia un blocco monolitico o un ammasso di detriti (rubble pile) è infatti cruciale per sviluppare strategie di difesa planetaria efficaci. Nel caso di missioni di deviazione, ad esempio, questa informazione può fare la differenza nella scelta dell’approccio di difesa da utilizzare: un impattatore cinetico potrebbe infatti risultare efficace nel deviare un corpo compatto, ma rivelarsi inefficace nel caso di un ammasso di detriti, con il rischio di frammentarlo e di moltiplicare i problemi.
In questo contesto, un nuovo strumento che promette di migliorare le strategie di sorveglianza spaziale, fornendo informazioni dettagliate sulla struttura interna degli asteroidi, è Dart. No, non stiamo parlando della missione spaziale della Nasa Double Asteroid Redirection Test, che ha testato la tecnica di impatto cinetico del piccolo asteroide Dimorphos a fini di difesa planetaria, ma del Daocheng Radio Telescope. Progettato originariamente per l’astronomia solare a bassa frequenza, secondo un recente studio condotto da un team di ricercatori dell’Accademia cinese delle scienze il radiotelescopio potrebbe essere utilizzato anche per “scansionare” l’interno degli asteroidi direttamente dalla Terra.
Il Daocheng Solar Radio Telescope. Crediti: Space: Science & Technology
Dart è un array di 313 antenne radio, ciascuna con un’apertura di sei metri, disposte in una configurazione circolare su una superficie di un chilometro di diametro. Situato su un altopiano della provincia di Sichuan, nel sud-ovest della Cina, il radiotelescopio ha un’area di ricezione equivalente pari a 8.850 metri quadrati, che utilizza per “ascoltare” segnali radio tra i 150 e i 450 megahertz. Nella nuova ricerca, i cui risultati sono stati pubblicati sulla rivista Space: Science & Technology, gli scienziati hanno sfruttato questa sua capacità di captare onde radio in questo intervallo di frequenze per valutarne il potenziale di sondare la struttura interna degli asteroidi.
Per farlo, i ricercatori hanno prima sviluppato un sofisticato modello di scattering elettromagnetico in grado di simulare come le onde radio penetrano nei diversi strati di un asteroide, vengono attenuate e, infine, diffuse. Successivamente, hanno testato il codice utilizzando come modello fisico di riferimento un corpo celeste ellissoidale, la forma tipica degli oggetti celesti nati dalla frammentazione di corpi più grandi. Entrambi gli elementi sono stati fondamentali nell’indagine: il modello fisico ha funzionato da “bersaglio” virtuale, mentre il modello di scattering ha permesso di prevedere la “risposta” che ci si aspetta di ricevere (onde radio trasmesse e riflesse) dopo l’invio di segnali radio verso l’asteroide da parte di un radar, un passaggio cruciale per poter dedurre la struttura interna dai dati reali.
Nella ricerca sono stati analizzati due scenari di composizione differenti: uno in cui l’asteroide modello presentava una struttura interna uniforme e un altro in cui il corpo celeste aveva una struttura a doppio strato, con un nucleo più denso e una superficie altamente porosa, modellata nel corso di milioni di anni da ripetuti impatti cosmici. Per quanto riguarda la scelta dei parametri fisici utilizzati nelle simulazioni, vista la scarsità di dati diretti sulle proprietà interne degli asteroidi, gli scienziati hanno fatto ricorso a quelli di un analogo ben studiato: la Luna. Il nostro satellite naturale e gli asteroidi condividono infatti una storia di formazione segnata da collisioni e processi di alterazione simili, rendendo i dati lunari una sorta di “stele di Rosetta” per interpretare le proprietà sconosciute degli asteroidi.
Variando parametri come la frequenza delle onde radio e l’angolo di rotazione dell’asteroide, i ricercatori hanno potuto studiare come cambiano, in funzione della struttura interna del modello, i segnali radio riflessi (back scattering) e trasmessi (forward scattering) rilevati da Dart.
Distribuzione delle onde radio diffuse a 450 megahertz per tre diversi angoli di rotazione dell’asteroide (0, 30 e 90 gradi). I pannelli da A, B e C mostrano il caso di un asteroide con struttura interna uniforme, mentre i pannelli D, E ed F si riferiscono a un asteroide con struttura a doppio strato, caratterizzata da un nucleo più denso e da una superficie porosa. Il confronto tra i diversi angoli e le due configurazioni interne evidenzia come la struttura dell’asteroide influenzi in modo significativo il modo in cui le onde radio vengono diffuse, fornendo indizi sulla sua composizione interna. Crediti: Honghui Zhou et al., Space: Science & Technology, 2025
Dalle indagini sono emersi tre risultati principali. Il primo è che l’osservazione con Dart di un asteroide durante un’intera rotazione consente di ricostruire il modello tridimensionale della sua struttura interna. Le simulazioni hanno rivelato che la rotazione dell’asteroide modifica il modo in cui le onde radio vengono riflesse e trasmesse. Raccogliendo i dati radio da ogni angolazione durante una rotazione completa, è possibile ottenere una mappa tridimensionale del suo interno, molto più ricca di quanto si otterrebbe da una singola osservazione statica.
Il secondo risultato emerso dalle simulazioni è che la struttura dell’asteroide lascia un’impronta riconoscibile nei segnali radio che Dart potrebbe captare. Detto in altri termini, asteroidi con strutture interne diverse producono schemi di scattering delle onde radio distinti. Ciascuno di questi pattern rappresenterebbe una “firma”, una sorta di codice a barre che permette di distinguere tra un asteroide costituito da un unico blocco e uno con una struttura stratificata.
Il terzo ed ultimo risultato riguarda l’uso di frequenze multiple. Le simulazioni indicano che l’uso combinato di più frequenze radio consente di estrarre informazioni più dettagliate sulle proprietà dei materiali che compongono l’interno di un asteroide. In pratica, la ricezione di più frequenze radio equivale a passare da una fotografia a una radiografia, permettendo di sondare l’asteroide a profondità differenti e di migliorare significativamente la capacità di ricostruire le proprietà del mezzo interno.
Nel complesso, lo studio evidenzia il potenziale di Dart come strumento per comprendere la struttura interna degli asteroidi, in particolare quelli vicini alla Terra. Le informazioni ottenute non solo contribuirebbero a chiarire i processi di formazione ed evoluzione di questi corpi, ma fornirebbero anche indicazioni cruciali per lo sviluppo di strategie di difesa planetaria più efficaci. Restano, tuttavia, sfide significative. La grande distanza tra la Terra e gli asteroidi implica che i segnali ricevuti siano estremamente deboli e difficili da interpretare. Per superare questi limiti, i ricercatori propongono soluzioni innovative, come l’installazione di un potente trasmettitore per trasformare Dart in un radar attivo, oppure l’impiego di sonde spaziali come ricevitori remoti, capaci di raccogliere i segnali più vicino all’asteroide e ritrasmetterli verso Terra.
Per saperne di più:
- Leggi su Space: Science & Technology l’articolo “Retrieval of Interior Structure of Asteroids with the Low-Frequency Telescope DART” di Honghui Zhou, Jingye Yan, Ailan Lan, Xiang Deng e Lin Wu