Acqua liquida su Marte, l’annuncio della NASA

Per molti aspetti Marte è un pianeta molto simile alla Terra. La durata del giorno è solo 37 minuti più lunga rispetto a quella terrestre. L’inclinazione dell’asse di rotazione, pressoché identico al nostro, produce il susseguirsi di tutte e quattro le stagioni. Come sulla Terra, su di esso esistono vulcani, venti, tempeste di polvere, nuvole, calotte polari e canyon. Tuttavia, oggi, Marte è un pianeta secco e arido. Fin dalle prime osservazioni ad opera delle sonde appare evidente che, in passato, l’acqua liquida ha giocato un ruolo fondamentale nella formazione di alcune strutture geologiche. Negli ultimi anni, le migliaia di immagini catturate dalle sonde in orbita attorno al pianeta hanno mostrato delle strutture somiglianti a rivoli d’acqua lungo le pareti dei crateri e i pendii delle dune che variano nel tempo. La prova che a generarli sia proprio l’acqua è arrivata solo ora ad opera della sonda americana denominata MRO. Grazie ai risultati ottenuti usando lo spettrometro e la camera presenti a bordo, gli scienziati hanno potuto individuare dei perclorati all’interno di questi rivoli. I perclorati sono dei sali che possono formare dei composti idrati stabili. Inoltre, sono in grado di abbassare la temperatura di congelamento permettendo all’acqua di rimanere liquida più a lungo e addirittura fino a -70°C. Una sorta di antigelo naturale. I sali trovati sono in grado di assorbire l’umidità atmosferica formando una soluzione acquosa. Questo processo potrebbe, oggi, essere attivo su Marte. In un dato posto, se tutta l’umidità presente in atmosfera condensasse sulla superficie, lo strato di ghiaccio che si verrebbe a formare avrebbe lo spessore di un decimo di un capello. Per confronto, l’atmosfera terrestre contiene dieci mila volte più acqua rispetto a quella presente su Marte. Si intuisce che, per creare le strutture osservate sulla sua superficie, serve molta più umidità. La soluzione dell’enigma potrebbe risiedere da qualche altra parte. La fonte forse è nascosta nel sottosuolo. L’acqua liquida può formarsi in seguito allo scioglimento del ghiaccio presente proprio qui. Le simulazioni, tuttavia, mostrano che, alle latitudini osservate, la presenza di ghiaccio sotto-superficiale è altamente improbabile. Un’altra ipotesi vede la fuoriuscita improvvisa di acqua liquida proveniente da ipotetiche falde acquifere poste in profondità. Anch’esse, però, sono difficili da spiegare visto che, dalle immagini, la fonte di questi rivoli risulta troppo in alto rispetto a dove ci si aspetta di trovare le falde. Al momento nessuna di queste ipotesi è, da sola, in grado di spiegare quale processo ci sia dietro alla formazione di questi rivoli d’acqua. Probabilmente il meccanismo è ancora da scoprire. La cosa che sembra certa è, comunque, la forte relazione fra queste strutture e la presenza di acqua al loro interno. L’ipotesi è che si siano formate a causa dell’innalzamento delle temperature estive che avrebbero favorito la formazione di acqua liquida. Quest’ultima non sarebbe pura. La concomitanza di perclorati fa pensare ad acqua salmastra. Sulla Terra, l’acqua è un elemento fondamentale per la vita. La sua identificazione apre nuovi e affascinanti scenari in vista della missione ExoMars. Con il suo robot, nel 2018, l’Agenzia Spaziale Europea atterrerà per la prima volta sul Pianeta Rosso. A bordo avrà numerosi strumenti scientifici in grado anche di individuare una possibile attività di origine biologica. Chissà se non sarà quello il momento in cui avremo una risposta definitiva alla domanda: esiste vita al di fuori della nostro pianeta?
di Giacomo Filippo Carrozzo (INAF)

Plutone, un singolare cocktail geologico

«Plutone ci sta mostrando una diversità di morfologia e una complessità di processi forse addirittura superiore a tutto ciò che abbiamo finora visto nel sistema solare», commenta entusiasticamente Alan Stern, il responsabile scientifico di New Horizons del Southwest Research Institute (SwRI), alla vista delle ultime immagini ad alta risoluzione inviate da New Horizons. «Se un artista avesse disegnato in questo modo una raffigurazione di Plutone prima del nostro sorvolo ravvicinato, probabilmente l’avrei definita assolutamente esagerata. Invece è proprio quello che si trova lassù».
New Horizons ha iniziato il download delle immagini riprese durante il flyby del 14 luglio scorso, che richiederà un anno perché vengano scaricate tutte. Le immagini arrivate in questi ultimi giorni hanno più che raddoppiato la quantità di superficie di Plutone vista alla risoluzione di 400 metri per pixel.
I mosaici ottenuti dalla composizione di diverse immagini a questa risoluzione rivelano nuove e differenziate caratteristiche, come possibili dune, colate di ghiaccio d’azoto che – apparentemente – fuoriescono da regioni montuose riversandosi sulla pianura, reti di valli scolpite presumibilmente dal materiale che scorre sulla superficie di Plutone.
Si distinguono anche grandi regioni con montagne aggregate in maniera caotica, che ricordano i cosiddetti terreni perturbati sulla luna ghiacciata di Giove, Europa.
«La superficie di Plutone è tanto complessa quanto quella di Marte», dice Jeff Moore, direttore del gruppo di Geologia, Geofisica e Imaging (GGI) allo Ames Research Center della NASA, a Moffett Field, in California. «Le montagne disposte in modo caotico potrebbero essere enormi blocchi di duro ghiaccio d’acqua, galleggianti su un vasto deposito di azoto congelato, più denso e morbido, all’interno della regione informalmente chiamata Sputnik Planum».
Le nuove immagini mostrano anche la parte di terreno più intensamente craterizzata – e quindi più antica – finora vista su Plutone, subito accanto alle più giovani pianure ghiacciate, per la maggior parte senza crateri. Gli scienziati pensano di intravedere anche quello che potrebbe essere un campo di dune scure, prodotte dal vento.
«Vedere dune su Plutone – se di questo effettivamente si tratta – sarebbe alquanto sorprendente, dal momento che l’attuale atmosfera di Plutone è così sottile», spiega William B. McKinnon, dalla Washington University di St. Louis e vice direttore del GGI. «O Plutone possedeva un’atmosfera più spessa in passato, oppure è in atto qualche processo che non abbiamo ancora capito. E’ un vero rompicapo».
Altre immagini arrivate nei giorni scorsi hanno inoltre rivelato che la foschia atmosferica globale di Plutone ha molti più strati di quanto si fosse potuto distinguere nelle prime immagini compresse inviate a Terra lo stesso giorno del sorvolo, e come invece si può apprezzare nella versione a risoluzione piena dell’istantanea “in controluce” ripresa da New Horizons da 770.000 km di distanza mentre abbandonava il pianeta nano dopo il loro fugace incontro.
Infine, gli scienziati si sono accorti che la foschia atmosferica attorno a Plutone crea un effetto crepuscolare che illumina leggermente anche il terreno sul lato notturno, oltre la linea d’ombra del tramonto, rendendolo visibile alle fotocamere a bordo di New Horizons. «Questo punto di vista crepuscolare aggiuntivo è un dono meraviglioso di cui Plutone ci ha omaggiato», ha detto John Spencer del Southwest Research Institute a Boulder, in Colorado, un altro vicedirettore del GGI. «Ora siamo in grado di studiare la geologia di un terreno che non ci saremmo mai aspettati di vedere».
Le scoperte fatte nel nuovo set di immagini non sono limitate alla superficie di Plutone. Riprese più dettagliate, rispetto a quelle quelle disponibili finora, dei satelliti di Plutone Caronte, Nix e Hydra sono in fase di caricamento sul sito che raccoglie le immagini grezze della fotocamera Long Range Reconnaissance Imager (LORRI). Gli scienziati anticipano che queste immagini evidenziano bene come ogni luna sia unica, e come il passato di Caronte sia stato alquanto travagliato.
Nell’immagine riprodotta qui sopra, che abbraccia tutti i 1.200 km di diametro della luna, Caronte mostra infatti i segni evidenti di una storia geologica sorprendentemente complessa, tra cui: fratturazione tettonica; pianure frammentate relativamente lisce in basso a destra; diverse enigmatiche montagne circondate da formazioni sprofondate nel terreno sul lato destro; regioni piene di crateri al centro e nella parte superiore sinistra del disco. I dettagli più piccoli distinguibili in questa immagine sono di dimensioni attorno ai 4,5 km.
Per quanto riguarda l’eroina di questa vicenda, la sonda New Horizons, si trova ora a più di 5 miliardi di chilometri dalla Terra, e a più di 70 milioni di chilometri oltre Plutone. La navicella è in salute e tutti i sistemi a bordo funzionano correttamente, rassicurano dal centro di controllo. Foto sul sito INAF
di Stefano Parisini (INAF)

Dione, un paesaggio di ghiaccio butterato da crateri

Ecco le attesissime immagini di Dione prese durante il flyby del 17 agosto. Martedì scorso vi avevamo proposto un assaggio di quelle “raw”, appena sfornate, non processate né validate. Nel frattempo, alla NASA hanno selezionato le più significative e hanno messo online, a tempo record, un album con gli scatti migliori, questa volta con tanto di bollino di qualità. Guardiamoli bene e teniamoceli cari. Un po’ perché mostrano la superficie di Dione con una risoluzione mai raggiunta prima, ma soprattutto perché – se anche non saranno le ultime fotografie prese da vicino di quel misterioso mondo – ci attende quanto meno un lungo digiuno.


«Ammirando queste immagini meravigliose della superficie e della falce di luna di Dione, e sapendo che sono le ultime che vedremo – di quel mondo lontano – per molto tempo a venire, sono commossa, come tutti del resto», dice Carolyn Porco, alla guida del team di imaging dello Space Science Institute a Boulder, in Colorado. «Cassini ci ha consegnato un’altra straordinaria serie di gioielli. Abbiamo avuto un’immensa fortuna».
Prossima tappa Encelado, che la sonda NASA incontrerà due volte in ottobre (il 14 e il 28) e una il 19 dicembre, compiendo passaggi rasoterra: meno di 50 km separeranno Cassini dalla luna durante il flyby del 28 ottobre.
Poi chissà. I mondi da esplorare, da quelle parti, non mancano. E per il 2017 Cassini ha in calendario alcuni brevi soggiorni attorno a piccole lune irregolari come Dafni, Telesto, Epimeteo ed Egeone. Infine, per chiudere in bellezza, una serie di tuffi fra Saturno e i suoi anelli. Foto: questo è il volto di Dione osservato da 537 km di distanza. L’immagine è la composizione di due diversi scatti: quello più ampio, effettuato con la WAC (la camera a grandangolo), ha una risoluzione di 32 metri per pixel. Il piccolo riquadro più definito, sovrapposto al centro dell’immagine sulla sinistra, è invece un particolare colto dalla NAC (la camera con il teleobiettivo). Il livello di dettaglio è senza rivali: appena 3 metri per pixel. Crediti: NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute.
di Marco Malaspina (Media Inaf)

Verso Plutone e oltre

Le immagini dell’incontro ravvicinato con Plutone arrivano esattamente mezzo secolo dopo la prima foto da Marte, presa dal Mariner 4, nel luglio 1965. Mezzo secolo per passare vicino a (o toccare) tutti i pianeti, più un assortimento di corpi minori: satelliti, asteroidi e comete. Homo sapiens planetarius ha completato l’esplorazione “in situ” del sistema solare in poco più di una generazione. E’ un successo incredibile, al quale prestiamo troppo poca attenzione. Per ottenerlo, la NASA e le altre agenzie spaziali hanno usato un capitale umano paragonabile a quello per le grandi Piramidi d’Egitto, su un tempo scala probabilmente simile. Ma con una grande differenza: alla fine della costruzione delle piramidi (e per molti secoli dopo), la tecnologia era sempre la stessa: pala, picco e ruota. Invece, le foto di New Horizons da Plutone contengono 5.000 volte più dati di quelli nelle foto del Mariner 4, pur mandate da Marte, la cui orbita è cento volte più vicina alla Terra. Un enorme balzo tecnologico, in mezzo secolo, direttamente ricaduto nell’avanzamento ormai irreversibile della qualità della nostra vita di tutti i giorni: se facciamo le foto con uno smart phone, se le spediamo e gestiamo senza pensarci, ma anche se il computer di oggi batte il campione mondiale di scacchi, molto deriva dalla tecnologia e dalle sfide spaziali. In più, per fortuna, siamo sempre meno ignoranti sull’Universo che ci circonda. Nel nostro sistema solare, Plutone era l’ultimo grande problema, un oggetto praticamente sconosciuto. Grazie a New Horizons, già sappiamo che è fatto di due terzi di sasso e un terzo di ghiaccio, che ha una sottile atmosfera di metano e di azoto, dove ogni tanto cadono fiocchi di neve di metano (o altro, vedremo). Prima di capire meglio Plutone, Caronte e gli altri quattro satelliti (tutti con nomi da mitologia funebre) passerà un po’ di tempo. Dopo dieci anni di viaggio, il bello della missione di New Horizons è concentrato in due ore e mezzo: la durata del fly-by. Verranno prese immagini e dati in quantità maggiori di quanto la sonda possa inviare in tempo reale. Memorizzata, l’informazione ci arriverà ai ritmi imposti dalla potenza di bordo e dalla distanza. Continueremo a ricevere immagini sempre nuove, per noi, per più di un anno e mezzo. E dopo il fly-by? la sonda passa e non può fermarsi, non avrebbe abbastanza carburante per frenare. Al di là di Plutone si apre la grande, sconosciuta “terza zona” del sistema solare, che viene dopo la zona interna dei quattro pianeti rocciosi e la successiva dei quattro gassosi. Quello che era il nono pianeta, e che adesso è un nanopianeta, sta sulla soglia della grande fascia esterna, una specie di freezer pieno di ziliardi di oggetti strani, rimasti lì, uguali a loro stessi dalla nascita del sistema solare, quasi cinque miliardi di anni fa. New Horizons sarà il quinto oggetto fatto dall’uomo a uscire dal sistema solare, ma prima dovrà passare per la sua misteriosa e antica periferia e sarà anche l’unico a poterla studiare.
Giovanni Bignami

Cerere, nano ma dalle mille sorprese

Per adesso gli esperti non riescono a trovare una soluzione a questo mistero che aleggia sul pianeta nano Cerere: cosa sono quelle macchie, i famosi bright spot, la cui particolare luminosità – messa a confronto con il colore scuro del resto del pianeta – è davvero un enigma irrisolto? Almeno per adesso. Sì, perché la sonda Dawn della NASA (lanciata oltre l’orbita terrestre il 27 settembre 2007) ha agganciato l’orbita di Cerere lo scorso marzo e da allora lo studia avvicinandosi sempre di più. Nei primi giorni di giugno è iniziata la fase di survey: la sonda si è posizionata nella prima delle orbite basse attorno al pianeta nano, a 4400 chilometri di distanza dalla superficie. E più si scenderà in baso nel corso dei prossimi mesi, più conosceremo il pianeta nano, le sue macchie e le intriganti caratteristiche della sua superficie (come i picchi montuosi). Dawn resterà su quest’orbita fino al 30 giugno, per scendere poi fino a 1450 chilometri. La fase di discesa durerà un mese e la prossima survey inizierà ad agosto. «La superficie di Cerere ha rivelato molte caratteristiche interessanti ed uniche. Ad esempio, le lune ghiacciate nella parte più estrema del Sistema solare presentano a volte crateri con un pozzo centrale», fenomeno su Cerere invece molto comune. «Queste ed altre caratteristiche ci permetteranno di comprendere la struttura interna di Cerere che non possiamo studiare direttamente», ha dichiarato Carol Raymond, vice principal investigator della missione Dawn, presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, in California. La nuova immagine scattata dalla sonda Dawn rivela che in questo cratere di circa 90 chilometri ci sono molti più bright spot rispetto a quanto osservato in precedenza (da una distanza maggiore). Ce ne sarebbero almeno 8 vicino alla macchia più grande (che gli scienziati hanno misurato in 9 chilometri). Come detto, cosa provochi questa intensa luminosità è un mistero, ma ghiaccio e  depositi di sale sono le opzioni finora più quotate tra gli esperti, i quali però stanno considerando anche altre opzioni (vulcani, geyser e altro). Grazie alle analisi effettuate con lo strumento VIR- MS (Visible and Infrared Mapping Spectrometer, di cui è responsabile la ricercatrice INAF-IAPS Maria Cristina De Sanctis), gli scienziati hanno identificato i minerali specifici presenti sulla Ceres, cercando di spiegare come la venga riflessa. Ogni minerale riflette la gamma di lunghezze d’onda visibili e infrarosse della luce in un modo unico, e questa particolare firma aiuta gli scienziati a determinare i materiali che compongono il pianeta nano. Oltre ai bright spot, su Cerere c’è anche una formazione montuosa che sta interessando gli scienziati: si tratta di un rilievo con forti pendenze e che spicca da una superficie relativamente pianeggiante (arriva fino a 5 chilometri di altezza). Cerere, come si può ben vedere dalle immagini, è stata drammaticamente plasmata da numerosi impatti che hanno lasciato la loro impronta sotto forma di cratere, di diversa larghezza e profondità. Oltre a impatti con altri oggetti, il pianeta nano è stato segnato anche da un’intensa attività superficiale, come flussi di materiale e frane. Dawn ha due record all’attivo: è la prima sonda ad essere arrivata su un pianeta nano ed è la prima ad aver orbitato attorno a due oggetti distinti del Sistema solare. Vesta è l’asteroide più luminoso della fascia principale, situata tra Marte e Giove, ed è stato studiato da Dawn per ben 14 mesi dal 2011 al 2012, mentre Cerere è l’asteroide più massiccio. I due sono i due più grandi protopianeti superstiti del nostro Sistema Solare, ma Cerere sembra essere un corpo più gelido e più denso di acqua (Vesta, invece, è più simile ai pianeti rocciosi essendo dotato di un nucleo ferroso e basaltico). Vesta e Cerere sono anche tra gli oggetti più antichi nel sistema planetario e quindi possono raccontarci molto sul “nostro” passato.
di Eleonora Ferroni (INAF)

 

Europa: sapore di sale

I sedimenti scuri che rivestono alcune delle strutture geologiche di Europa,  e che sono ben visibili sulla superficie della luna gioviana, non sarebbero nient’altro che semplice sale da cucina. Residui scoloriti di cloruro di sodio, segni esterni di un oceano sotterraneo che interagisce (e ha interagito) con un fondale roccioso. A sostenere questa ipotesi è uno studio appena pubblicato su Geophysical Research Letters: se confermato potrebbe avere importanti implicazioni nel determinare condizioni favorevoli alla vita sul satellite ghiacciato di Giove. «Abbiamo molti quesiti aperti su Europa e il più importante di essi è: possiamo trovare vita lassù? Se la luna ghiacciata presenta condizioni favorevoli alla vita allora possiamo chiederci se mai ne troveremo traccia nell’oceano che si nasconde sotto il suo spesso guscio di ghiaccio», spiega Curt Niebur, ricercatore NASA presso il quartier generale di Washington DC. Per più di un decennio gli scienziati si sono interrogati circa la composizione dei residui scuri che ricoprono le lunghe fratture lineari che si stagliano sulla superficie di Europa. «Se si trattasse di sale marino, avremmo una soluzione semplice ed elegante a una delle questioni che più ci interessa», spiega Kevin Hand, ricercatore del Jet Propulsion Laboratory NASA a Pasadena, California. Certo è che Europa si trova immersa in un flusso di radiazioni emesse dal potente campo magnetico di Giove. Condizioni particolari, uniche, che il JPL ha cercato di replicare in laboratorio testando diversi materiali e raccogliendone gli spettri luminosi. Una Europa in barattolo, con temperatura, pressione ed esposizione a radiazioni concentrate. In seguito a poche decine di ore di esposizione a queste condizioni estreme, pari a quelle subite dal satellite di Giove in un periodo di circa un secolo, il sale marino da una iniziale colorazione bianca ha virato in una tonalità di marrone simile a quella osservata sulla luna ghiacciata. Al momento nessun telescopio qui sulla Terra o nello spazio ha una risoluzione tale da poter permettere una conferma dei dati, ma qualche conferma potrebbe arrivare a breve grazie alle missioni in cantiere.
di Davide Coero Borga (INAF)

Quattro bracci per la Via Lattea

Gli astronomi discutono da molto tempo circa la morfologia esatta della nostra Galassia, chiedendosi se abbia due o quattro bracci a spirale. Uno dei modelli più accreditati individuava la presenza di quattro bracci nella Via Lattea, mentre osservazioni relativamente recenti effettuate dal telescopio spaziale Spitzer della NASA sembravano indicare invece che i bracci fossero due. Nel 2013 un team di scienziati ha effettuato un’accurata mappatura delle regioni di formazione stellare e ritiene di aver trovato i due bracci mancanti, portando di nuovo il numero totale di bracci a quattro. Il modello a quattro bracci a spirale per la Via Lattea potrebbe, pertanto, tornare in auge. Il team di ricerca, composto da astronomi brasiliani, ha utilizzato immagini di ammassi stellari immersi nelle loro nubi primordiali per tracciare la struttura della Galassia. «I nostri risultati sono a favore di un modello a spirale con quattro bracci, includendo il braccio del Sagittario, quello di Perseo, e i bracci esterni», a dichiarato il gruppo di ricercatori della Universidade Federal do Rio Grande do Sul. «Nonostante i numerosi sforzi volti a migliorare la nostra comprensione della struttura della Galassia, restano domande aperte. Non c’è un consenso unanime per quanto riguarda il numero e la forma dei bracci a spirale della Via Lattea», ha osservato l’autore principale dello studio, Denilso Camargo. Egli ha aggiunto che la posizione del Sole all’interno del disco della Galassia è il fattore principale che ostacola la nostra comprensione della struttura della Via Lattea. In altre parole, non possiamo avere una visione d’insieme della nostra Galassia. Il team ha ribadito che lo studio degli ammassi stellari giovani è un metodo estremamente efficace per mappare la struttura della Galassia: «I risultati indicano che tali ammassi si trovano prevalentemente nei bracci a spirale della Via Lattea». I ricercatori hanno constatato che la formazione stellare si può verificare a seguito del collasso e della frammentazione di nubi molecolari giganti all’interno dei bracci a spirale. Di conseguenza, gli ammassi di stelle giovani che emergono da questi processi sono ottimi tracciatori della struttura galattica. I dati utilizzati per questo studio provengono dal telescopio a infrarossi WISE della NASA, e hanno permesso di identificare ammassi giovani ancora immersi nelle nubi di gas da cui si sono formati, spesso circondati da quantità significative di polveri. La luce infrarossa subisce meno gli effetti di oscuramento dovuti alla polvere rispetto alla luce visibile, permettendo agli astronomi di osservare queste regioni polverose con un dettaglio senza precedenti. Il team ha infatti scoperto 7 nuovi ammassi stellari, molti dei quali (chiamati Camargo 441-444) sembrerebbero appartenere a un ammasso più ampio che si trova nel braccio di Perseo. Gli scienziati hanno suggerito che una nube molecolare gigante sia stato compressa dal braccio a spirale e che questo abbia innescato la formazione stellare in diversi ammassi. Da un processo di questo tipo potrebbero emergere numerosi ammassi stellari con età simile. Uno scenario alternativo è una formazione di tipo sequenziale. Una volta che gli ammassi sono stati identificati nelle immagini WISE, il team ha utilizzato anche dati nel vicino infrarosso provenienti dalla campagna osservativa 2MASS per determinarne le distanze. Un obiettivo primario del loro lavoro è stato stabilire con precisione i parametri fondamentali degli ammassi, grazie ai quali sarebbe stato possibile trarre conclusioni sulla struttura generale della Galassia. È stato dunque adottato un algoritmo innovativo, in grado di ridurre al minimo la contaminazione da sorgenti in primo piano e sullo sfondo, che potrebbero essere considerati membri dell’ammasso e far perdere affidabilità alle eventuali stime di distanza. Il team di scienziati ha osservato inoltre che la ricerca di nuovi ammassi giovani deve continuare senza sosta, poiché è grazie a oggetti di questo tipo che possiamo migliorare la nostra conoscenza della struttura della Galassia.
di Elisa Nichelli (INAF)

L’alone gigante di Andromeda

Un team di scienziati, utilizzando dati del telescopio spaziale Hubble della NASA, ha scoperto che l’immenso alone di gas che avvolge la galassia di Andromeda è di circa sei volte più esteso e 1.000 volte più massiccio di quanto si era stimato in precedenza. L’alone scuro e quasi invisibile che circonda Andromeda si estende per circa un milione di anni luce dalla sua galassia ospite, a metà strada rispetto alla nostra Via Lattea. Questa scoperta ci fornisce informazioni preziose per saperne di più circa l’evoluzione e la struttura delle maestose spirali giganti, uno dei tipi di galassie più comuni nell’universo.
«Gli aloni sono le atmosfere gassose delle galassie. Stando ai modelli di formazione galattica, le proprietà di questi aloni hanno ricadute sulla velocità con cui si formano le stelle nelle galassie», ha spiegato Nicolas Lehner, responsabile dello studio e ricercatore presso l’Università di Notre Dame in Indiana. Si stima che l’immenso alone contenga luna massa pari a metà delle stelle presenti nella galassia di Andromeda nella forma di un gas caldo. Se si potesse vedere ad occhio nudo, l’alone occuperebbe una porzione di cielo grande 100 volte il diametro della Luna piena, che equivale alla dimensione di due palloni da basket tenuti alla distanza di un braccio teso.
La galassia di Andromeda si trova a 2.5 milioni di anni luce di distanza e si presenta come una debole nuvoletta affusolata, grande circa 6 volte il diametro della Luna piena. È considerata una galassia quasi-gemella della Via Lattea.
Poiché l’alone di gas di Andromeda non emette luce, il team ha studiato gli oggetti luminosi che si trovavano prospetticamente sullo sfondo e ha osservato come si è modificata la loro luce passando attraverso il gas. Un po’ come guardare una luce incandescente sul fondo di una piscina di notte. La fonte ideale di luce per uno studio come questo sono i quasar, nuclei di galassie attive molto luminosi alimentati da buchi neri. Il team ha utilizzato 18 quasar che si trovano dal nostro punto di vista dietro ad Andromeda, e grazie a queste osservazioni ha potuto sondare come sia distribuito il materiale gassoso al di là del disco visibile della galassia. I loro risultati verranno pubblicati il 10 maggio prossimo in un articolo sulla rivista The Astrophysical Journal.
Una ricerca precedente, chiamata Hubble Cosmic Origins Spectrograph (COS) Halos program, aveva studiato 44 galassie lontane trovando aloni come quello di Andromeda, ma mai prima d’ora si era osservato un alone così massiccio in una galassia vicina. Poiché le galassie studiate in precedenza erano molto più lontane, apparivano molto più piccole in cielo. Di conseguenza, dietro ciascuna galassia era possibile osservare un singolo quasar, fornendo un unico punto di ancoraggio per mappare le loro dimensioni e la struttura dell’alone. Con la sua vicinanza alla Terra e la sua conseguente ampiezza in cielo, Andromeda offre una possibilità di campionamento molto più estesa.
«Mentre la luce dei quasar viaggia verso il telescopio Hubble, il gas dell’alone ne assorbe un po’ e rendere il quasar un po’ meno luminoso in un breve intervallo di lunghezze d’onda», spiega J. Christopher Howk, che ha collaborato allo studio e che lavora presso l’Università di Notre Dame . «Misurando il calo di luminosità in quella fascia possiamo stimare quanto alone di gas dalla galassia c’è tra noi e il quasar».
Gli scienziati hanno sfruttato la capacità unica di Hubble di studiare la luce ultravioletta proveniente dai quasar. La luce nella banda ultravioletta viene assorbita dall’atmosfera terrestre, il che rende difficile osservare con un telescopio da terra. Per condurre questa ricerca il team ha utilizzato circa 5 anni di osservazioni raccolte nell’archivio dati di Hubble. Molte campagne osservative precedenti effettuate con Hubble hanno usato i quasar per studiare aloni di gas molto più lontani di Andromeda ma sempre nella sua direzione, perciò esisteva già un ricco set di dati.
Ma qual è l’origine di questo alone gigante? Simulazioni su larga scala suggeriscono che l’alone si sia formato contemporaneamente al resto di Andromeda. Il team ha anche stabilito che l’alone si è arricchito di elementi molto più pesanti dell’idrogeno e dell’elio, e l’unico modo per ottenere la presenza di questi elementi è ipotizzare l’esplosione di supernovae. Le supernovae scoppiano nel disco della galassia e soffiano con violenza gli elementi pesanti nello spazio lontano. Nel corso della vita di Andromeda, quasi la metà di tutti gli elementi pesanti sono stati espulsi dalle sue stelle ben oltre i 200.000 anni luce del suo diametro stellare.
Che cosa significa questo per la nostra galassia? Dal momento che viviamo all’interno della Via Lattea, gli scienziati non sono in grado di determinare se il nostro alone sia altrettanto massiccio ed esteso. Se la Via Lattea fosse circondata da un alone altrettanto grande, gli aloni delle due galassie potrebbero quasi toccarsi e iniziare a fondersi uno nell’altro molto prima che si incontrino le galassie. Osservazioni effettuate con il telescopio Hubble indicano infatti che la galassia di Andromeda e la Via Lattea si fonderanno formando una galassia ellittica gigante tra circa 4 miliardi di anni.
di Elisa Nichelli (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)

Titano, laboratorio per la vita

Benché l’attività più conosciuta sia quella di cercare segnali di intelligenza extraterrestre (da cui l’acronimo SETI, Search for ExtraTerrestrial Intelligence), l’istituto di ricerca statunitense SETI si occupa attivamente anche di vita extraterrestre non necessariamente intelligente. In particolare, al Carl Sagan Center del SETI Institute vengono condotte ricerche nel campo dell’astrobiologia, ovvero lo studio della vita nell’universo.
Un gruppo di ricerca del SETI Institute guidato da Hiroshi Imanaka, specialista nella chimica delle atmosfere planetarie, è stato di recente selezionato per entrare nella squadra di NExSS (Nexus for Exoplanet System Science), una nuova iniziativa della NASA per affrontare in maniera collaborativa il problema di trovare vita su pianeti attorno ad altre stelle.
«Uno dei traguardi più rilevanti conseguiti dalla comunità scientifica che si occupa di esopianeti è stato quello di trovare mondi orbitanti nella cosiddetta zona abitabile», osserva Imanaka, «ovvero in quell’intervallo di distanze da una stella in cui un pianeta potrebbe avere temperature tali da permettere l’esistenza di oceani liquidi. Tuttavia, la presenza di abbondante acqua allo stato liquido non è l’unica condizione necessaria allo sviluppo e all’esistenza della vita. Alcune delle lune di Giove e Saturno sono esempi di luoghi che non risiedono nella zona abitabile convenzionale, ma che potrebbero comunque essere abitabili. Ora, il nostro obbiettivo è di prendere ulteriori misure per caratterizzare gli ambienti abitabili che si trovano al di là del sistema solare».
Lo studio dei pianeti intorno ad altre stelle – i cosiddetti esopianeti – è un campo relativamente nuovo. La scoperta del primo esopianeta attorno a una stella simile al Sole risale solo a vent’anni fa. Da allora, grazie soprattutto ad alcuni strumenti dedicati come il satellite Kepler della NASA, ne sono stati scoperti più di mille, con altre svariate migliaia di candidati in attesa d’essere confermati. E’ stata proprio questa repentina e affollata irruzione sul palcoscenico scientifico che ha spronato gli sforzi per stabilire se qualcuno di questi esopianeti presenti indizi d’attività biologica, come la presenza d’ossigeno o di metano nelle loro atmosfere. La scoperta di pianeti extrasolari è stato un lavoro fatto in gran parte dagli astronomi, ma sono gli scienziati planetari e gli astrobiologi che hanno l’esperienza necessaria per caratterizzare ambienti planetari ed esaminarli per la biologia.
In questo contesto, l’intento della collaborazione NExSS è quello di mettere assieme le competenze degli astronomi, che scoprono gli esopianeti, con quelle di planetologi ed esobiologi, che descrivono le loro caratteristiche. Quindi unire questi due approcci scientifici non semplicemente per trovare pianeti extrasolari, ma per determinare se ospitano la vita. Ma qual è il ruolo degli astrobiologi SETI in questo sforzo?
Imanaka e i suoi colleghi hanno studiato approfonditamente un mondo del sistema solare che potrebbe fornire utili indizi per esopianeti similari: Titano, la più grande luna di Saturno. «Abbiamo studiato a lungo la chimica organica di questa luna intrigante, avvolta in una spessa atmosfera nebbiosa sotto cui sappiamo esserci laghi di metano liquido ed etano», conferma Imanaka.
Naturalmente è alquanto improbabile che nei laghi di Titano sguazzino delle forme di vita, pur microbiche, benché recentemente sia stato messo a punto un modello biologico, differente da quello terrestre, perfetto per quei gelidi idrocarburi (vedi Media INAF). E allora in che senso si può considerare questo mondo un buon analogo per un esopianeta che possa invece ospitare la vita?
«E’ anche possibile che Titano ospiti forme di vita, o comunque non posso negarlo con certezza», dice Imanaka. «Ma quello che è certo e interessante per noi è che Titano può insegnarci molto su un mondo pre-biotico, poiché lì vengono prodotti i composti organici più complessi noti al di fuori della Terra. E grazie alle sue temperature estremamente basse temperature, tutte le reazioni chimiche su Titano sono lente. E’ un mondo al rallentatore, e proprio per questo motivo ci può dire qualcosa sulle condizioni della Terra primordiale e forse anche su alcuni pianeti extrasolari. Far parte della rete NExSS ci permetterà di applicare la nostra profonda conoscenza di Titano all’esame delle atmosfere di pianeti extrasolari nebbiosi, che potrebbero risultare simili».
di Stefano Parisini (INAF)

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