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Scoperti acqua e ghiaccio su Mercurio

Immagine del polo Nord di Mercurio realizzata con i dati trasmessi dalla sonda Messenger. In rosso, le
zone permanentemente in ombra dove è possibile la presenza di ghiaccio e materiali organici
(fonte: NASA)

Sebbene Mercurio sia stato oggetto di osservazione e di misurazioni fin dall’antichità ad opera di astronomi delle più disparate civiltà, Assiri (XIV sec. a.C.), Babilonesi, Egizi, Greci, Cinesi, Indiani, Maya e studiosi islamici, soltanto nel XVII secolo, con l’avvento dei primi strumenti ottici, è stato possibile osservarne la sua superfici.
Le osservazioni dirette, che durante il giorno sono forzatamente di breve durata, a causa della luminosità del Sole troppo intensa, diventano invece possibili la sera appena dopo il tramonto, sull’orizzonte ad ovest e, poco prima dell’alba, ad est. Questa limitazione ha fatto sì che il pianeta sia stato il meno studiato del Sistema solare.
Una prima mappatura della superficie fu tentata da Johann Schroter nel 1800, e quindi migliorata negli anni ottanta dell’800 da Giovanni Schiaparelli, che fissò anche il periodo di rotazione del pianeta in 88 giorni, uguale a quello di rivoluzione intorno al Sole, due moti in sincronia, come accade tra la Luna e la Terra.

  Soltanto nel 1962 furono compiute osservazioni radar, dai sovietici prima e dagli americani poi.

  Questi ultimi nel 1965 scoprirono che in realtà la rotazione di Mercurio era molto lenta, con una durata di 59 giorni circa (58,6 per l’esattezza), mentre la rivoluzione intorno al Sole era molto veloce, pari a 88 giorni terrestri. I due movimenti non erano quindi sincroni, come era stato ritenuto, ma ogni due rivoluzioni attorno al Sole il pianeta girava tre volte su se stesso.
Questa particolarità fa sì che il giorno solare sia di 176 giorni, il doppio della durata dell’anno, con una prolungata esposizione al Sole di una sua faccia. Mercurio è dunque l’unico pianeta del Sistema solare ad avere la durata del giorno più lunga di quella dell’anno.

 La prima sonda che effettuò riprese ravvicinate della sua superficie fu il Mariner 10 nel 1974, ma soltanto la missione del Messenger con il suo primo passaggio attorno al pianeta nel 2008 ha mostrato la sua faccia nascosta.
A causa dell’assenza di un’atmosfera vera e propria, la superficie appare butterata di crateri da impatto meteoritico di enormi dimensioni, dai 10 ai 200 km di diametro. La temperatura, data la vicinanza del Sole, oscilla dai 350°C della faccia esposta ai –170°C di quella in ombra. Ora, i ricercatori della NASA, in collaborazione con quelli del MIT e della California University di Los Angeles, hanno scoperto la prova che su Mercurio esistono delle sacche di ghiaccio e acqua assieme a materiale organico, collocate in vari crateri permanentemente in ombra vicino al polo Nord del pianeta. I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla rivista Science.

Per avere un quadro più probante delle regioni polari di Mercurio, il team di ricercatori si è servito delle riprese effettuate dal Messenger della NASA, in orbita intorno al pianeta dal mese di aprile 2011, nella missione che ne prevede la mappatura. “La mappatura della superficie è un compito impegnativo in quanto la navicella deve resistere alla intensa radiazione solare che può creare problemi alle sue parti elettriche”, afferma Maria Zuber, professore di Geofisica del Dipartimento del MIT, membro del team di studio. “La sonda si muove da un polo all’altro su un orbita ellittica, rendendo l’operazione più difficoltosa”.

In questa fase sono stati comunque osservati attentamente sia la superficie del pianeta che la geochimica dell’ambiente. I ricercatori hanno analizzato le osservazioni topografiche della sonda, creando una mappa ad alta risoluzione di Mercurio, cui hanno poi sovrapposto le osservazioni precedenti fatte dai radar terrestri.

 Dai radar era stato scoperto che le regioni luminose rilevate sono allineate con crateri situati permanentemente in ombra al polo Nord del pianeta; le regioni che non vedono mai il Sole, luoghi potenzialmente ideali perchè il ghiaccio possa essersi formato e mantenersi. Questa poteva essere una possibilità che Mercurio fosse in grado di ospitare acqua allo stato solido. Dalla sonda, due crateri in particolare appaiono luminosi, in accordo con i radar, indicando la possibile presenza di ghiaccio riflettente. Appena a sud di questi crateri, ne appaiono altri, scuri, nella ricostruzione altimetrica misurata con il laser, mentre erano risultati luminosi al radar. Questa differenza, inizialmente, ha portato fuori strada gli scienziati, nella interpretazione dei dati, finchè David Paige, un membro del team dell’UCLA, ha sviluppato un modello termico del pianeta, utilizzando la topografia di Mercurio e rapportandola con vari parametri, quali la riflessione, la rotazione e la illuminazione solare simulata, per consentire la misura precisa della temperatura al di sotto della superficie di Mercurio e poter spiegare i dati contrastante emersi. I risultati indicano che i depositi insolitamente luminosi corrispondevano a regioni dove l’acqua ghiacciata poteva essere stabile in superficie, mentre nelle zone scure il ghiaccio poteva essere presente fino ad un metro al di sotto della superficie. Il materiale isolante scuro è coerente con sostanze organiche complesse, già scure di per sé, ma che potrebbero essere state rese ancora più scure dalla intensa radiazione solare.

 Inoltre, lo spettrometro a neutroni del Messenger ha rilevato idrogeno elementare in prossimità del polo Nord di Mercurio. La combinazione delle analisi della composizione, delle analisi spettrali e geometriche e dei modelli termici hanno fornito una spiegazione convincente per le osservazioni  risultate “anomale” al radar.La sorprendente scoperta suggerisce che il ghiaccio e il materiale organico – in questo caso il carbonio – possano essere stati depositati sulla superficie di Mercurio da impatti di comete o asteroidi. Nel corso del tempo questi materiali volatili avrebbero potuto migrare verso i poli del pianeta.  “Abbiamo ritenuto che la scoperta più eccitante sia che questo ghiaccio corrisponda veramente ad acqua e non ad altri composti chimici”, afferma la Zuber. “Ma l’identificazione di materiale isolante, che appare più scuro, può indicare molecole organiche complesse e quindi rendere l’evento ancora più emozionante”.

La possibilità che ghiaccio dovuto alla solidificazione dell’acqua esistesse su Mercurio non è una novità.  Nel 1990 le osservazioni radar avevano rivelato vicino ai poli di Mercurio regioni luminose che erano state interpretate come presenza di ghiaccio o acqua. Tuttavia le prove, allora, non erano state ritenute del tutto convincenti. Al contrario, con queste ultime osservazioni gli scienziati ritengono di aver trovato la prova conclusiva dell’esistenza di acqua su Mercurio. Il team ha scoperto che le misure di riflettanza prese dal laser della sonda concordano con le regioni luminose delle regioni settentrionali di Mercurio mappate precedentemente con il radar.

Paul Lucey, professore di Geofisica e Planetologia presso l’Università delle Hawaii, conferisce particolare importanza alla presenza di regioni più scure rispetto alle osservazioni fatte in precedenza dai radar, interpretandole come una prova della diminuzione del ghiaccio sulla superficie di Mercurio. “Queste aree scure suggeriscono che in passato il ghiaccio era più esteso e che ora si è ritirato”, afferma Lucey, che non è direttamente coinvolto nella ricerca. “Se ne conclude che anche Mercurio sta sperimentando il riscaldamento globale”.

   Leonardo Debbia


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