Mercurio si sta ancora restringendo

Terremoti anche su Mercurio. Una nuova analisi dei dati raccolti dalla sonda NASA MESSENGER ha rivelato che Mercurio, il più piccolo pianeta del Sistema solare, si sta ancora restringendo a causa del raffreddamento interno, rendendolo l’unico, oltre alla Terra, a presentare un’attività tettonica recente. Le immagini ottenute a distanza ravvicinata da MESSENGER hanno rivelato la presenza di piccole scarpate di linea di faglia lungo la superficie di Mercurio. Gli autori del nuovo studio, pubblicato sulla rivista Nature Geoscience, ritengono che le ridotte dimensioni di queste fratture siano indice di una loro recente formazione.«Estendendosi per pochi chilometri di lunghezza e con profondità di qualche decina di metri» spiega Maria Banks del Planetary Science Institute, fra gli autori delle ricerca, «queste scarpate di faglia su piccola scala sono diversi ordini di grandezza più piccole delle ben più grandi scarpate precedentemente riscontrate sulla superficie di Mercurio. Sono invece di dimensioni paragonabili a scarpate di faglia molto giovani individuate sulla superficie lunare e attribuite al restringimento della Luna». Mercurio ha un mantello più sottile rispetto agli altri pianeti rocciosi del Sistema solare. Si tratta di  un unico rigido strato roccioso, senza placche come la Terra, cha ha impedito l’attività vulcanica a partire da 3.5 miliardi di anni fa. Il raffreddamento del nucleo, ha portato il pianeta a contrarsi di circa 7 chilometri negli ultimi 4 miliardi di anni, un restringimento che ha modificato profondamente il volto del pianeta. La superficie di Mercurio si è spaccata, con alcune regioni che si sono rialzate lungo le linee di faglia, affiorando in forma di scarpate lunghe centinaia di chilometri ed alte fino a 1.5 chilometri, scoperte per la prima volta dalla sonda Mariner 10 negli anni ’70 e, molto più recentemente, studiate in dettaglio dalla missione MESSENGER. Proprio nelle immagini raccolte da MESSENGER negli ultimi 18 mesi di attività, prima di esaurire definitivamente il carburante nell’aprile 2015, gli scienziati hanno potuto osservare una serie di scarpate decine di volte più piccole di quelle identificate da Mariner 10. Scarpate così piccole sarebbero state eliminate molto rapidamente dagli impatti di meteoriti e comete, il che suggerisce che queste formazioni siano molto giovani, in termini geologici. «La giovane età di queste piccole scarpate permette a Mercurio di unirsi alla Terra nella famiglia dei pianeti tettonicamente attivi», commenta Tom Watters del Center for Earth and Planetary Studies allo Smithsonian Institution, primo autore del  nuovo studio. «Ancora oggi, nuove faglie si formano sulla superficie di Mercurio, mentre l’interno continua a raffreddarsi, contraendo il pianeta». Gli scienziati suppongono che Mercurio possa attualmente essere caratterizzato da attività di natura sismica. Future missioni potrebbero essere in grado di confermare questi sospetti, posizionando dei sismometri sulla superficie del pianeta, che rilevino le scosse sismiche associabili alle piccole faglie. Come fu fatto dalle missioni Apollo sulla Luna, dove i sismometri satellite terremoti poco profondi di magnitudine prossima alla 5 della scala Richter. «È per questo motivo che esploriamo», dice in conclusione Jim Green, direttore della Divisione di scienze planetarie della NASA. «Per anni gli scienziati hanno creduto che l’attività tettonica di Mercurio risalisse a un lontano passato. È emozionante sapere che questo piccolo mondo,  non tanto più grande della nostra Luna, è attivo ancora oggi».
di Stefano Parisini (INAF)

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Mercurio e i suoi segreti

Avevamo osservato il suo transito visibile dalla Terra solo qualche mese fa e pensavamo di conoscere quasi tutto di lui. Invece durante la conferenza di Goldschmidt, recentemente tenutasi a Yokohama, in Giappone, alcuni ricercatori della Nasa hanno presentato i risultati di alcune simulazioni realizzate per spiegare quello che con la missione MESSENGER era stato riscontrato nell’osservazione di Mercurio. E cioè una inspiegabile eterogeneità della superficie del pianeta, unica nel suo genere. Due le principali tipologie di superficie: una relativamente giovane è la Northern Volcanic Plains (NVP), con un’età stimata tra i 3.7 e i 3.8 miliardi di anni. Quella più antica, segnata da una marcata presenza di crateri da impatto, si attesta tra 4 e 4.2 miliardi di anni. Inoltre, questa regione mostra una larga chiazza ricca di magnesio, ma anche questa proprietà non spiega come mai la composizione della superficie del Pianeta sia così variegata, lasciando molti dubbi. Per questa ragione il team di ricercatori Nasa del Johnson Space Centre di Houston ha messo a punto una serie di esperimenti per capire l’eterogeneità e indagare sulla composizione chimica della superficie di Mercurio. Le simulazioni dei ricercatori si sono orientate nel cercare di ricostruire le condizioni di formazione delle rocce sotto condizioni simili a quelle che dovevano essere presenti nelle zone interne di un “giovane” Mercurio, ovvero oltre quattro miliardi di anni fa. Un dato certo è che Mercurio sia caratterizzato un’alta densità. Un altro dato certo è che le meteoriti di tipo condrite enstatite rinvenute sulla Terra presentano livelli di composizione chimica molto simili a quelli riscontrati sulle rocce mercuriane. Quindi partendo da queste ipotesi, le simulazioni effettuate hanno utilizzato campioni di polveri simili a queste meteoriti e graduato la pressione e temperatura alla quale questi matariali sono stati sottoposti. Il livello della pressione utilizzata è stata oltre i 5 GigaPascal, pari a 50mila volte la pressione dell’atmosfera terrestre, quella alla quale si formano i diamanti e lo stesso valore riscontrato su Mercurio nella zona di confine tra il mantello e il nucleo. Variando la pressione e la temperatura a cui sono stati sottoposti questi campioni, i ricercatori sono riusciti a riprodurre le differenti caratteristiche delle rocce riscontrate sulla superficie del pianeta, concludendo che le aree più antiche si siano formate con materiale fuso dall’alta pressione più o meno all’altezza della zona di separazione tra nucleo e mantello, posizionata a circa 400 km sotto la la superficie, mentre le aree più giovani si sono formate a minori profondità. Le simulazioni avvalorano quindi l’ipotesi che il materiale primitivo che componeva il pianeta sia stato simile a quello delle meteoriti Enstatiti condriti, che sono anche ricche di zolfo. Percentuali simili si riscontrano infatti anche sulla crosta di Mercurio, ma non su altri pianeti rocciosi del Sistema solare, come la Terra o Marte, dove le concentrazioni superficiali di questo elemento chimico sono assai più basse. In buona sintesi l’eterogeneità delle aree di superficie mercuriane unita a un’alta percentuale di zolfo nella crosta possono svelare segreti finora inesplorati: «La ricerca presentata su Mercurio e sulla ipotesi di un ‘alta concentrazione di zolfo sulla superficie, e probabilmente all’interno del nucleo, non è stata supportata dalle osservazioni in quanto MESSENGER non l’ha potuto rilevare, ma rappresenta uno degli obiettivi dello strumento italiano SIMBIO-SYS a bordo della missione Bepi Colombo» afferma Gabriele Cremonese dell’INAF di Padova.
di Giuseppina Pulcrano (INAF)

Mercurio è nero di carbonio

Gli scienziati si sono interrogati a lungo su ciò che rende la superficie di Mercurio così scura. Il pianeta più vicino al Sole riflette poca luce proveniente dalla stella; molta meno rispetto, ad esempio, alla Luna, un corpo il cui potere riflettente è determinato dall’abbondanza di minerali ricchi di ferro.
Minerali, questi, che sulla superficie di Mercurio sono assai poco presenti. Un possibile responsabile per la bassa riflettanza di Mercurio era considerato il carbonio, accumulato progressivamente grazie all’impatto di comete. Ora un gruppo di scienziati, guidato da Patrick Peplowski del Laboratorio di Fisica Applicata della Johns Hopkins University, hanno utilizzato i dati della missione Messenger per confermare che una grande abbondanza di carbonio è presente sulla superficie di Mercurio.
La sorpresa maggiore è che tutto questo carbonio, invece che essere trasportato da comete, secondo il nuovo studio pubblicato su Nature Geoscience si sarebbe originato in profondità sotto la superficie, sotto forma di un’antica crosta di grafite. Brandelli di questo vecchio guscio, ora frantumato e sepolto, sarebbero stati poi riportati in superficie da processi di impatto successivi alla formazione dell’attuale crosta superficiale di Mercurio.
«Abbiamo usato lo spettrometro a neutroni di Messenger per risolvere spazialmente la distribuzione di carbonio», spiega uno degli autori del nuovo studio, Larry Nittler della Carnegie Institution of Washington, «trovando che è correlata con il materiale più scuro su Mercurio. Inoltre, abbiamo utilizzato sia neutroni che raggi X per confermare che il materiale scuro non è arricchito in ferro, all’opposto di quanto riscontrato sulla Luna».
I dati utilizzati per identificare il carbonio sono stati ottenuti nell’ultimo anno di vita della sonda Messenger, fino a pochi giorni prima dello schianto programmato sul pianeta, avvenuto nell’aprile 2015. La combinazione delle osservazioni con diversi strumenti ha permesso di stabilire che nella composizione delle rocce superficiali di Mercurio è presente una percentuale di carbonio grafitico significativa, molto superiore a quella di altri pianeti.
Quando Mercurio era molto giovane, con tutta probabilità la maggior parte del pianeta era così calda da costituire un oceano globale di magma fuso. In base a esperimenti di laboratorio e simulazioni, gli scienziati ritengono che, mano a mano che questo oceano di magma si è raffreddato, la maggior parte dei minerali solidificati sarebbe affondata. Con l’eccezione della grafite che, galleggiando, sarebbe stata in grado di formare la crosta originale di Mercurio.
«Questo risultato, che rappresenta un’ulteriore testimonianza del successo fenomenale della missione Messenger, va ad ampliare la già lunga lista dei modi in cui Mercurio si distingue dai pianeti vicini, fornendo ulteriori indizi sull’origine e l’evoluzione del Sistema solare interno», conclude Nittler.
Per gli appassionati, ricordiamo che Mercurio transiterà davanti al Sole dal punto di vista terrestre il prossimo 9 maggio 2016. Un evento decisamente più frequente rispetto al transito di Venere, grazie alla maggiore vicinanza al Sole e velocità orbitale, ma comunque osservabile solo 13 o 14 volte per secolo. Da non perdere.
di Stefano Parisini (INAF)

Mercurio strattonato da Giove?

Mercurio, il pianeta più interno del Sistema Solare, è in anticipo. Non un granché, solo 9 secondi: un piccolo passo per un globo di quasi 5.000 km di diametro, ma un grande salto per gli scienziati che cercano di determinare con la massima accuratezza il modo peculiare con cui piroetta su sé stesso. Mercurio, infatti, non ruota sul suo asse in maniera costante, ma presenta delle fluttuazioni regolari nella velocità di rotazione durante il periodo di circa 88 giorni in cui compie un’orbita completa attorno al Sole. Queste oscillazioni, dette librazioni, sono causate dalle interazioni gravitazionali del pianeta con la sua stella: l’attrazione gravitazionale del Sole accelera o rallenta la rotazione di Mercurio a seconda di dove questo si trovi all’interno della sua orbita ellittica, la più eccentrica tra gli otto pianeti del nostro sistema. Naturalmente gli scienziati avevano già calcolato le librazioni di Mercurio con misure da Terra, ma ora un nuovo studio, guidato da scienziati dell’Istituto per la ricerca planetaria al centro aerospaziale tedesco DLR, basato su dati raccolti dalla sonda spaziale MESSENGER, ha trovato che, in media, Mercurio ruota sul suo asse nove secondi più velocemente di quanto fosse stato previsto in precedenza. Per dare un’idea di cosa comportino quei 9 secondi di differenza, immaginiamo di piantare una bandierina in un punto all’equatore di Mercurio: dopo quattro anni non la troveremmo nel punto dove la prevedevano i vecchi calcoli ma 700 metri più in là. Secondo gli scienziati, una possibile spiegazione alla differenza nella velocità di rotazione può essere fornita da “strattoni” prodotti dal forte campo gravitazionale di Giove, che possono avere modificato la distanza orbitale di Mercurio dal Sole, e di conseguenza i suoi effetti sulla rotazione del pianeta. Gli autori ritengono che Giove abbia sovrapposto un periodo di circa 12 anni – che corrisponde all’anno gioviano – sopra il periodo di librazione di 88 giorni tipico di Mercurio. Questo librazione a lungo termine potrebbe essere la causa del leggero aumento della velocità osservata, ma per esserne certi bisognerà attendere la prossima missione dell’ESA, l’Agenzia spaziale europea, da lanciare nel 2017 e denominata BepiColombo. Il nuovo studio ha anche riscontrato che quando Mercurio si allontana dal Sole la sua rotazione perde 460 metri, una distanza che viene prontamente riguadagnata con l’accelerazione impressa dal suo riavvicinarsi alla stella. L’accuratezza di queste nuove misure permette agli scienziati di fare diverse considerazioni sulla composizione interna di Mercurio, che può essere dedotta proprio dalle instabilità periodiche del suo movimento orbitale. In particolare si può calcolare la proporzione tra materiale solido e liquido di cui è composto, un po’ come quando si riesce a distinguere se un uovo è sodo oppure no dal modo in cui ruota sul tavolo. «Le nostre misure, che coincidono con quelle effettuate dalla Terra, mostrano che la librazione di Mercurio è circa il doppio di quanto ci si aspetterebbe se il pianeta fosse interamente solido», spiega uno degli autori, Jean-Luc Margot dell’Università della California. «Questo conferma che Mercurio possiede un grande nucleo parzialmente liquefatto, il quale rappresenta più della metà del volume e approssimativamente il 70 per cento della massa del pianeta», aggiunge Jürgen Oberst del DLR Institute of Planetary Research. «Con la misura della velocità rotazionale e le risultanti conclusioni sulla composizione interna di Mercurio, abbiamo portato a termine uno dei principali obbiettivi della missione MESSENGER», commenta Alexander Stark del DLR Institute of Planetary Research, primo firmatario del nuovo studio, che sottolinea in conclusione come precisi modelli di rotazione del pianeta siano la base per generare mappe accurate, le quali, a loro volta, sono importanti per pianificare le future missioni su Mercurio, come BepiColombo.
di Stefano Parisini (INAF)

Mercurio, magnetico da 4 miliardi di anni

Doveva durare un solo anno, la ricognizione dell’orbiter MESSENGER della NASA. Invece la sonda ha resistito fino alla scorsa settimana – lo schianto è avvenuto la sera del 30 aprile – orbitando, per quattro anni, attorno al più infernale fra i pianeti del Sistema solare. Orbite che negli ultimi mesi si sono fatte sempre più ardite, sempre più strette: appena poche decine di km, al punto da consentire a MAG, il magnetometro di bordo, di rilevare le variazioni localizzate dovute alle rocce della crosta. E di ricostruire la storia del suo campo magnetico – prodotto dal ferro liquefatto in movimento nel cuore del pianeta – datandone l’origine fra i 3.7 e i 3.9 miliardi di anni fa.
Mercurio e la Terra sono gli unici due corpi del Sistema solare interno ad avere un campo magnetico (Marte sembra averlo avuto in passato, ma ora è scomparso). Certo, quello del nostro pianeta è assai più intenso (di circa cento volte), ma è dal 1974 – dall’epoca dei flyby della sonda Mariner 10 – che si sa dell’esistenza di quello di Mercurio, anche se alcune sue peculiarità sono emerse solo recentemente, proprio grazie a MESSENGER.
E non poteva essere altrimenti, visto che nel frattempo nessun’altra missione ha avuto il coraggio di affrontare quella che è considerata la “parete nord dell’Eiger” – il “muro della morte” – dell’esplorazione planetaria. Già, perché avvicinarsi a Mercurio è molto rischioso, e almeno per due ragioni. Anzitutto perché c’è da rimanere scottati: il caldo, da quelle parti, è talmente intenso che MESSENGER, pur protetto da uno scudo termico ad hoc, ha dovuto compiere fino all’ultimo ampie orbite ellittiche, così da allontanarsi periodicamente in cerca d’un po’ di refrigerio per la strumentazione di bordo. Poi per la tremenda forza di gravità esercitata dal Sole: per evitare che l’orbiter ne venisse fatalmente risucchiato, gli ingegneri della NASA hanno studiato il percorso d’avvicinamento al millimetro, impiegando circa sette anni dal momento del lancio (2004) a quello dell’effettivo ingresso in orbita (2011).
Prudenza che è stata messa saggiamente da parte negli ultimi mesi della missione, quando non c’era più niente da perdere. Con la vita della sonda ormai segnata dall’inevitabile esaurirsi del carburante, l’altezza minima dell’orbita – mantenuta negli anni precedenti sempre al di sopra dei 200 km – è andata calando fino a rischiare passaggi radenti vertiginosi: appena 15 km dal suolo, poco più della quota di crociera d’un volo di linea qui sulla Terra. Ed è stato un rischio che ha ampiamente pagato, non soltanto per la risoluzione delle immagini. Se infatti fino ai primi mesi del 2014 il magnetometro di bordo non riusciva a rilevare alcun segnale magnetico significativo dalla crosta del pianeta, ecco che con l’abbassarsi dei flyby sono comparse le prime variazioni (le “linee blu” dell’immagine qui accanto), via via più intense mano a mano che la sonda s’avvicinava al suolo, e modulate da una componente dominante corrispondente a circa 320 km. Segno probabile, ritengono gli scienziati, della presenza di uno strato di rocce magnetizzate situate fra i 7 e i 45 km di profondità. Non solo: la geografia e l’estensione delle regioni di massima intensità del segnale magnetico suggeriscono, si legge nello studio appena pubblicato su Science Express, che la magnetizzazione delle rocce sia alquanto antica, risalente appunto a un’epoca fra i 3.7 e i 3.9 miliardi di anni fa.
«La scienza che le osservazioni più recenti ci hanno permesso di fare è davvero interessante», dice la planetologa che ha guidato lo studio, Catherine Johnson, della University of British Columbia (Canada), «e ciò che abbiamo scoperto sul campo magnetico non è che l’inizio. Senza queste ultime osservazioni non avremmo mai potuto sapere come si è evoluto il campo magnetico di Mercurio nel corso del tempo».
di Marco Malaspina (INAF)

Conosciamo i nuovi 5 crateri di Mercurio: i nomi scelti dalla IAU

Mentre la sonda della NASA MESSENGER si prepara allo schianto sul pianeta Mercurio (che avverrà il 30 aprile), sono stati annunciati i nomi di altri 5 crateri sul primo pianeta del nostro Sistema solare. Messenger, lanciata nel 2004, cadrà sulla superficie di Mercurio (raggiunto nel 2001) a 3,91 chilometri al secondo e verrà ricordata come la prima sonda entrata in orbita intorno al pianeta più vicino al Sole.
La 3600 candidature per i nomi dei crateri sono state valutate da esperti del Working Group for Planetary System Nomenclature dell’International Astronomical Union (IAU). In semifinale ne sono arrivate 17 e le 5 vincitrici sono: Carolan, Enheduanna, Karsh, Kulthum e Rivera (CLICCA QUI per guardare i crateri nel dettaglio). Come prevedono le regole in questo caso, i nomi dei crateri su Mercurio devono ricordare un artista, un compositore o uno scrittore famoso da più di 50 anni o comunque morto da più di 3 anni.
Turlough O’Carolan (Carolan) è stato un compositore irlandese durante la fine del 16° secolo; Enheduanna, principessa degli Accadi vissuta nella città sumera di Ur nell’antica Mesopotamia, è considerata da molti studiosi la prima poetessa conosciuta;  Yousuf Karsh, armeno-canadese, e stato uno dei più grandi fotografi del 20° secolo; Umm Kulthum cantante egiziana, nonché autrice di canzoni e attrice di successo tra anni Venti e Settanta; infine Diego Rivera, un importante pittore messicano, marito di Frida Khalo.
La missione di MESSENGER volge al termine, ma la sonda della NASA ha superato tutte le aspettative: in circa quattro anni ha raccolto oltre 250.000 immagini numerose altre informazioni utili per comprendere l’origine e l’evoluzione del pianeta.
Per saperne di più:

di Eleonora Ferroni (INAF)

Mercurio? Le comete lo hanno fatto nero

Anche Mercurio usa un opacizzante. Non che abbia la pelle grassa, intendiamoci. Ma vicino al Sole com’è, se non adottasse alcun accorgimento, sai che effetto lucido? E invece guardatelo: il suo bel volto asciutto riflette persino meno di quello della Luna.
Qual è il suo segreto? È già da un po’ che gli astronomi se lo chiedono. Per la precisione, da quando la sonda MESSENGER della NASA, che gli orbita attorno dal 2011, analizzando lo spettro della luce riflessa dalla superficie del pianeta ha confermato l’assenza della riga d’assorbimento a 1 micron: quella caratteristica dei silicati che contengono ferro, presente nella radiazione infrarossa riflessa dalla Luna e dagli asteroidi. Se non c’è quella riga, sostengono i ricercatori, significa che sulla superficie di Mercurio l’ossido ferroso – presente nello strato di polvere nera che abbatte, appunto, la riflettanza della Luna – non supera il 2-3 percento. Troppo poco per giustificarne l’opacità.
E allora? Un “fondotinta opacizzante” alternativo per il volto di Mercurio potrebbe essere la polvere di cometa. O meglio, la polvere di carbonio – perlopiù sotto forma di grafite o amorfo, ma gli scienziati non escludono che almeno una frazione sia costituita da nanodiamanti – portata da micrometeoriti d’origine cometaria. Questa l’ipotesi esplorata e descritta sull’ultimo numero di Nature Geoscience da un team guidato da Megan Bruck Syal, ricercatrice al Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), in California.
Stando ai loro calcoli, il suolo di Mercurio contiene, per unità di superficie, una quantità di materiale ricco di carbonio circa 50 volte superiore a quella presente sul suolo lunare. Questo a causa degli impatti con le comete, ricche di carbonio e presenti in quantità inversamente proporzionale alla distanza dal Sole – dunque con una frequenza delle collisioni assai più elevata su Mercurio che sulla Luna. E ancor di più a seguito d’impatti con micrometeoriti, originati a volta in prevalenza dalle comete, come mostrano le analisi effettuate sui campioni raccolti sulla Terra, in particolare in Antartide. L’ipotesi è stata messa alla prova con una serie d’esperimenti di laboratorio nei quali, avvalendosi dell’Ames Vertical Gun Range della NASA, Syal e colleghi hanno riprodotto impatti a ipervelocità con micrometeoriti, ottenendo una colorazione della superficie di collisione analoga a quella del volto di Mercurio.
di Marco Malaspina (INAF)

Il cuore di Mercurio

È una strana dinamo, quella che ruota all’interno di Mercurio. Almeno a giudicare dai suoi effetti sul campo magnetico del pianeta: tre volte più intenso nell’emisfero nord rispetto a quello sud, come mostrano i dati raccolti dalla sonda Messenger della NASA. Un’asimmetria bizzarra, che non ha eguali nell’intero Sistema solare. E a tutt’oggi senza spiegazione. Ora però un modello è in grado di riprodurre il fenomeno. Messo a punto da un team coordinato da Hao Cao, ricercatore postdoc a UCLA (University of California, Los Angeles), il nuovo modello rafforza l’ipotesi che il nucleo ferroso di Mercurio, diversamente da quello della Terra, debba essere liquido. Escludendo Venere e Marte, praticamente privi di scudo magnetico, i campi magnetici dei restanti sei pianeti del Sistema solare si possono classificare in tre gruppi. Ci sono quelli multipolari (senza un asse nettamente dominante, dunque con più di due poli) di Urano e Nettuno. Poi quelli di Saturno, di Giove e della Terra, che di poli ne hanno due, praticamente simmetrici rispetto all’equatore. E infine quello, appunto, di Mercurio: due poli anch’esso, ma non simmetrici. I modelli proposti fino a oggi si sono concentrati soprattutto nel riprodurre la debolezza del campo magnetico del pianeta, appena l’un per cento di quello terrestre. Nessuno di questi dà però luogo all’asimmetria rilevata da Messenger. Secondo i membri del team che ha messo a punto il nuovo modello, gli sforzi precedenti sono risultati vani perché assumevano tutti un meccanismo di produzione del campo magnetico identico a quello in azione sulla Terra. Nel nucleo del nostro pianeta, la regione di passaggio da ferro allo stato liquido a ferro allo stato solido si trova al confine fra il nucleo esterno (dove il ferro è liquido) e il nucleo interno (dove il ferro è solido). E l’espandersi del nucleo interno solido, scrivono i ricercatori, fornisce l’energia che genera il campo magnetico terrestre. Dentro Mercurio è tutt’un’altra storia. Anzitutto morfologicamente: il suo nucleo di ferro si estende per l’85 percento del raggio del pianeta, lasciando al mantello formato da silicati solo il restante 15 percento, ed è dunque un nucleo relativamente grande. Dal punto di vista della composizione chimica, poi, è probabile che si tratti di un sistema ternario, formato da ferro, zolfo e silicio, mentre quello terrestre si configura come sistema binario, con ferro e zolfo soltanto. Inoltre, rispetto al nucleo terrestre, in quello di Mercurio lo zolfo sarebbe assai più abbondante, a discapito del ferro. E il nucleo più interno sarebbe anch’esso almeno parzialmente liquido, dando così origine a forze di galleggiamento assai differenti rispetto ai moti convettivi in azione nel nucleo del nostro pianeta. Differenti al punto da giustificare, come mostra il modello descritto nell’articolo, l’asimmetria assiale del campo magnetico. «La novità del lavoro di Hao», osserva il responsabile del gruppo di ricerca, Christopher Russell, fra i coautori dello studio, «sta nell’aver compreso come Mercurio sia diverso dalla Terra, permettendoci così di capire perché il suo campo magnetico è emisferico. Avendo compreso come funziona la Terra, poiché anche Mercurio è un pianeta roccioso con un nucleo di ferro, pensavamo che potesse funzionare allo stesso modo. Invece non è così».
di Marco Malaspina (INAF)

Mercurio, il pianeta vicino al Sole

Mercurio è il pianeta più interno del sistema solare e il più vicino alla nostra stella, il Sole. È il più piccolo e la sua orbita è anche la più eccentrica (ovvero, la meno circolare) degli otto pianeti. Come tutti gli altri pianeti Mercurio orbita in senso diretto, ad una distanza media di 0,3871 UA con un periodo siderale di 87,969 giorni terrestri, completando tre rotazioni intorno al proprio asse per ogni due orbite. L’eccentricità orbitale è abbastanza elevata, 0,205, e ben 15 volte superiore a quella della Terra. Considerando Mercurio come il più vicino degli otto pianeti, dalla superficie il Sole ha un diametro apparente medio di 1,4°, circa 2,8 volte superiore a quello visibile dalla Terra, ma arriva a 1,8° durante il passaggio al perielio. Il rapporto fra la radiazione solare al perielio e quello all’afelio è 2,3, da confrontare con l’1,07 della Terra. Trattandosi di un pianeta interno rispetto alla Terra, Mercurio appare sempre molto vicino al Sole (la sua elongazione massima è di 28,3°), al punto che i telescopi terrestri possono osservarlo solo di rado. La sua magnitudine apparente oscilla tra -0,4 e +5,5 a seconda della sua posizione rispetto alla Terra e al Sole. Durante il giorno la luminosità solare impedisce ogni osservazione, e l’osservazione diretta è possibile solamente subito dopo il tramonto, sull’orizzonte a ovest, oppure poco prima dell’alba verso est. Inoltre l’estrema brevità del suo moto di rivoluzione (solamente 88 giorni) ne permette l’osservazione solamente per pochi giorni consecutivi, dopo di che il pianeta si rende inosservabile dalla Terra. Per evitare danni agli strumenti, il telescopio spaziale Hubble non viene mai utilizzato per riprendere immagini del pianeta. Come nel caso della Luna e di Venere, anche nel caso di Mercurio dalla Terra è visibile un ciclo delle fasi, sebbene sia abbastanza difficoltoso rendersene conto con strumenti amatoriali. Galileo Galilei compì le prime osservazioni telescopiche di Mercurio all’inizio del XVII secolo. Sebbene fosse riuscito nell’osservare le fasi di Venere, il suo telescopio non era sufficientemente potente da permettergli di cogliere anche quelle di Mercurio, che furono scoperte nel 1639 da Giovanni Battista Zupi, fornendo la prova definitiva che Mercurio orbita intorno al Sole. Nel 1631, intanto, Pierre Gassendi era stato il primo a osservare un transito di Mercurio innanzi al Sole, secondo le previsioni fornite da Giovanni Keplero. Evento raro nell’astronomia è il passaggio di un pianeta davanti a un altro (occultazione), se visti dalla Terra. Mercurio e Venere si occultano ogni pochi secoli e l’evento del 28 maggio 1737 è l’unico storicamente osservato (daJohn Bevis all’Osservatorio di Greenwich). La prossima occultazione di Mercurio da parte di Venere avverrà il 3 dicembre 2133. Le difficoltà insite nella osservazione di Mercurio hanno determinato che il pianeta sia stato il meno studiato tra gli otto del Sistema solare. Nel 1800 Johann Schröter compì alcune osservazioni delle caratteristiche superficiali e affermò di aver osservato montagne alte 20 km. Friedrich Wilhelm Bessel utilizzò i disegni di Schröter e stimò, erroneamente, un periodo di rotazione di 24 ore e un’inclinazione dell’asse di rotazione di 70°. Negli anni ottantadel Ottocento, Giovanni Schiaparelli compose mappe più accurate della superficie e suggerì che il periodo di rotazione del pianeta fosse di 88 giorni, uguale a quello di rivoluzione, e che il pianeta fosse in rotazione sincronacon il Sole così come la Luna lo è con la Terra. L’impegno nel mappare la superficie di Mercurio fu proseguito da Eugène Michel Antoniadi, il quale pubblicò le proprie mappe e osservazioni in un libro nel 1934. Molte caratteristiche superficiali del pianeta, e in particolare formazioni di albedo, prendono il loro nome dalle mappe di Antoniadi. Nel giugno del 1962, ricercatori sovietici dell’Istituto di radio-ingegneria ed elettronica dell’Accademia delle Scienze dell’URSS diretto da Vladimir Kotelnikov furono i primi a eseguire osservazioni radar del pianeta.Tre anni dopo, ulteriori osservazioni radar condotte con il radiotelescopio di Arecibo dagli statunitensi Gordon Pettengill e R. Dyce indicarono in modo conclusivo che il pianeta completa una rotazione in 59 giorni circa. La scoperta risultò sorprendente perché l’ipotesi che la rotazione di Mercurio fosse sincrona era ormai ampiamente accettata e vari astronomi, riluttanti ad abbandonarla, proposero spiegazioni alternative per i dati osservativi. In particolare, la temperatura notturna della superficie del pianeta risultò molto più alta rispetto al valore atteso nel caso di rotazione sincrona e, tra le varie ipotesi, fu proposta l’esistenza di venti estremamente potenti che avrebbero ridistribuito il calore dalla faccia illuminata a quella buia. L’astronomo italiano Giuseppe Colombo osservò che il periodo di rotazione era circa due terzi di quello orbitale e propose una risonanza 3:2 invece che l’1:1 prevista dalla teoria della rotazione sincrona. I dati raccolti dalla missione spaziale Mariner 10 confermarono successivamente il fatto.In considerazione di ciò, si può concludere che le mappe di Schiaparelli e Antoniadi non erano “errate”. Gli astronomi osservarono le stesse formazioni di albedo ogni seconda orbita e le registrarono, ma non prestarono attenzione a quelle viste nel frattempo, a causa delle condizioni osservative scarse dell’altra faccia di Mercurio. Le osservazioni dalla Terra non permisero di acquisire maggiori informazioni su Mercurio e le sue principali caratteristiche ci rimasero ignote finché non fu visitato dalla prima sonda spaziale, il Mariner 10. Tuttavia, recenti progressi tecnologici hanno migliorato anche le osservazioni dalla Terra e, grazie alle osservazioni condotte dall’Osservatorio di Monte Wilson con la tecnica del lucky imaging nel 2000, è stato possibile risolvere per la prima volta dettagli superficiali sulla porzione di Mercurio che non era stata fotografata dal Mariner 10.Osservazioni successive hanno permesso di ipotizzare l’esistenza di un cratere d’impatto più grande del Bacino Calorisnell’emisfero non fotografato dal Mariner 10, cui è stato informalmente dato il nome di Bacino Skinakas. La maggior parte del pianeta è stata mappata dal radiotelescopio di Arecibo, con una risoluzione di 5 km, compresi depositi polari in crateri in ombra che potrebbero essere composti da ghiaccio d’acqua. Mercurio è stato visitato per la prima volta nel 1974 dalla sonda statunitense Mariner 10, che ha teletrasmesso a terra fotografie registrate nel corso di tre successivi sorvoli. Concepito per l’osservazione di Venere e Mercurio, il Mariner 10 venne lanciato il 3 novembre 1973 e raggiunse il pianeta nel 1974. La sonda statunitense si avvicinò fino ad alcune centinaia di chilometri dal pianeta, trasmettendo circa 6.000 fotografie e mappando il 40% della superficie mercuriana. La NASA ha lanciato nel 2004 la sonda MESSENGER, il cui primo passaggio ravvicinato di Mercurio, avvenuto il 14 gennaio 2008, è stato seguito dal fly-by di ottobre 2008 ed è stato replicato il 29 settembre 2009 prima dell’ingresso in orbita attorno al pianeta, il 18 marzo 2011. In seguito al primo fly-by di Mercurio, la sonda MESSENGER ha inviato a terra le prime immagini dell’emisfero “sconosciuto” di Mercurio. Per il 2015 è invece previsto il lancio, da parte dell’ESA, della missione spaziale BepiColombo, così battezzata in onore dello scienziato, matematico e ingegnere Giuseppe Colombo (1920-1984), volta esclusivamente all’esplorazione del pianeta più interno. La densità di Mercurio si discosta molto da quella lunare e, al contrario, è molto vicina a quella terrestre. Questo lascia supporre che, nonostante le somiglianze con la Luna, la struttura interna del pianeta sia più vicina a quella della Terra, con un nucleo particolarmente massiccio (fino all’80% del raggio mercuriano) formato da elementi pesanti. Ricerche pubblicate nel 2007 su Science, condotte con radar di alta precisione negli Stati Uniti e in Russia, hanno confermato l’idea di una frazione liquida nel nucleo di ferro-nichel. È quindi possibile distinguere un nucleo interno solido e un nucleo esterno liquido. Il mantenimento di un nucleo liquido per miliardi di anni richiede la presenza di un elemento chimico più leggero, come lo zolfo, che ne abbassi la temperatura di fusione dei materiali. L’idea che il nucleo di Mercurio potesse essere liquido era già stata avanzata per spiegare la presenza di un debole campo magnetico attorno al pianeta (rilevato per la prima volta dal Mariner 10 e quantificato in un centesimo di quello terrestre). Il campo rimane comunque difficilmente spiegabile, date le piccole dimensioni di Mercurio e la sua moderata velocità di rotazione. Si suppone che il nucleo sia circondato da un mantello e da una spessa crosta. La presenza del debole campo magnetico conferma che Mercurio dispone di un nucleo metallico fluido elettricamente conduttore. Per via della sua bassa attrazione gravitazionale Mercurio è sprovvisto di una vera e propria atmosfera come quella terrestre, fatta eccezione per esili tracce di gas probabilmente frutto dell’interazione del vento solare con la superficie del pianeta. La composizione atmosferica è stata determinata come segue: potassio (31,7%), sodio (24,9%), ossigeno atomico (9,5%), argon (7,0%), elio (5,9%), ossigeno molecolare (5,6%), azoto (5,2%), anidride carbonica (3,6%), acqua (3,4%), idrogeno (3,2%). La pressione atmosferica al suolo, misurata dalla sonda Mariner 10, è nell’ordine di un millesimo di pascal. A causa dell’assenza di un meccanismo di distribuzione del calore ricevuto dal Sole e della sua rotazione molto lenta, che espone lo stesso emisfero alla luce solare diretta per lunghi periodi, l’escursione termica su Mercurio è la più elevata finora registrata nell’intero sistema solare.
Tratto da Wikipedia

L’altro lato di Mercurio

Sono due anni che la sonda Messenger scruta ogni angolo di Mercurio, il pianeta più recondito dell’Universo, e ha già inviato ai ricercatori circa 150mila immagini della superficie, che appare per lo più pieno di crateri e “ruvido”. Ma non tutte le zone del pianeta sono così: dietro a quel lato così aspro il pianeta ne nasconde  un altro  ”morbido” e liscio.
Le ultime immagini di Messenger, infatti, mostrano pareti e pianure lisce attorno a una depressione irregolare di Mercurio. Segno che quella formazione geologica non è un cratere da impatto, come quelli lunari e come molti dei crateri osservati sullo stesso Mercurio, ma il bordo di un camino vulcanico, che si trova a nord-est del bacino Rachmaninoff ed è largo circa 36 chilometri.
Il “cratere” è circondato da una distesa di materiale altamente riflettente, espulso durante un’eruzione vulcanica. Altri condotti vulcanici sono stati trovati su Mercurio, come quello a forma di cuore nel bacino Caloris. Il materiale in superficie e la forma frastagliata del cratere sono la prova tangibile di un’eruzione e del passaggio della lava.
La formazione di questi crateri vulcanici sembra risalire a circa 4 miliardi di anni fa, quando il pianeta era particolamente attivo da un punto di vista geologico e vulcanico.
di Eleonora Ferroni (INAF)

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