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Dawn: risolto il mistero delle zone luminose di Cerere

25 agosto 2020
I dati della recente missione Dawn della NASA hanno risposto a due domande a lungo irrisolte sull'asteroide Cerere: c'è del liquido al suo interno? E da quanto tempo il "pianeta nano" è geologicamente attivo?

La sonda spaziale Dawn della NASA ha fornito agli scienziati straordinarie vedute ravvicinate del pianeta nano Cerere, che si trova nella fascia principale degli asteroidi tra Marte e Giove. Quando la missione si è conclusa nell'ottobre 2018, l'orbiter era sceso a meno di 35 chilometri dalla superficie, rivelando dettagli nitidi delle misteriose regioni luminose per cui Cerere era diventato famoso.

Gli scienziati avevano scoperto che le aree luminose erano depositi costituiti principalmente da carbonato di sodio, un composto di sodio, carbonio e ossigeno. Probabilmente provenivano da un liquido che è filtrato in superficie ed è evaporato, lasciando dietro di sé una crosta di sale altamente riflettente. Ma quello che non avevano ancora determinato era da dove provenisse quel liquido.
Analizzando i dati raccolti verso la fine della missione, gli scienziati di Dawn hanno concluso che il liquido proveniva da un profondo serbatoio di acqua salata o acqua arricchita di sale. Studiando la gravità di Cerere, gli scienziati hanno appreso di più sulla struttura interna del pianeta nano e sono stati in grado di determinare che il serbatoio è profondo circa 40 chilometri e largo diverse centinaia di miglia.

Cerere non beneficia del riscaldamento interno generato dalle interazioni gravitazionali con un grande pianeta, come nel caso di alcune delle lune ghiacciate del sistema solare esterno. Ma la nuova ricerca, che si concentra sul cratere Occator di Cerer, largo 92 e che ospita le aree luminose più estese, conferma che Cerere è un mondo ricco d'acqua come altri corpi ghiacciati simili a lui.
I risultati, che rivelano anche l'entità dell'attività geologica nel cratere Occator, appaiono in una speciale raccolta di articoli pubblicati da Nature Astronomy, Nature Geoscience e Nature Communications il 10 agosto.

"Dawn ha ottenuto molto più di quanto speravamo quando ha intrapreso la sua straordinaria spedizione extraterrestre", ha detto il direttore della missione Marc Rayman del Jet Propulsion Laboratory della NASA. "Queste nuove entusiasmanti scoperte alla fine della sua lunga e produttiva missione sono un meraviglioso tributo a questo straordinario esploratore interplanetario".

Risolvere il mistero luminoso

Molto prima che Dawn arrivasse su Cerere nel 2015 gli scienziati avevano notato regioni luminose diffuse con i telescopi, ma la loro natura era sconosciuta. Dalla sua orbita ravvicinata, Dawn ha catturato immagini di due aree distinte e altamente riflettenti all'interno del cratere Occator, che sono state successivamente chiamate Cerealia Facula e Vinalia Faculae ("Faculae" significa aree luminose).
Gli scienziati sapevano che i micrometeoriti spesso colpiscono la superficie di Cerere irruvidendola e lasciando detriti. Nel tempo, questo tipo di azione dovrebbe scurire queste aree luminose. Quindi la loro luminosità indica che probabilmente sono giovani. Cercare di capire l'origine delle aree e come il materiale potesse essere così nuovo è stato in seguito l'obiettivo principale della missione estesa di Dawn dal 2017 al 2018.

La ricerca non solo ha confermato che le regioni luminose sono giovani - alcune hanno meno di 2 milioni di anni - ma ha anche scoperto che l'attività geologica che guida questi depositi potrebbe essere tutt'ora in corso. Questa conclusione è dipesa da una scoperta chiave degli scienziati: il ritrovamento di composti salini (cloruro di sodio legato chimicamente con acqua e cloruro di ammonio) concentrati nella Cerealia Facula.
Sulla superficie di Cerere, i sali che contengono acqua si disidratano rapidamente, nel giro di centinaia di anni. Ma le misurazioni di Dawn mostrano che hanno ancora acqua, quindi i fluidi devono aver raggiunto la superficie in tempi molto recenti. Questa è la prova sia della presenza di liquido sotto la regione del Cratere Occator sia del trasferimento in corso di materiale dall'interno profondo alla superficie.

Gli scienziati hanno scoperto due percorsi principali che consentono ai liquidi di raggiungere la superficie. "Per il grande deposito di Cerealia Facula, la maggior parte dei sali è stata fornita da un'area fangosa appena sotto la superficie che è stata sciolta dal calore dell'impatto che ha formato il cratere circa 20 milioni di anni fa", ha detto Carol Raymond, investigatrice principale di Dawn. "Il calore dell'impatto si è attenuato dopo alcuni milioni di anni, tuttavia l'impatto ha anche creato grandi fratture che potrebbero aver raggiunto il serbatoio più profondo e di lunga durata, consentendo all'acqua salata di continuare a filtrare in superficie".

Una geologia attiva recente e inusuale

Nel nostro Sistema Solare l'attività geologica ghiacciata si verifica principalmente sulle lune ghiacciate, dove è guidata dalle loro interazioni gravitazionali con i loro pianeti. Ma non è il caso del movimento delle acque salate sulla superficie di Cerere suggerendo che potrebbero essere attivi anche altri grandi corpi ricchi di ghiaccio che non sono lune.
Alcune prove di liquidi recenti nel cratere Occator provengono dai depositi luminosi, ma altre provengono da un assortimento di interessanti colline coniche che ricordano i pingo della Terra - piccole montagne di ghiaccio in regioni polari formate da acque sotterranee pressurizzate congelate. Tali caratteristiche sono state individuate anche su Marte, ma la loro scoperta su Cerere segna la prima volta che sono state osservate su un pianeta nano.
Su scala più ampia, gli scienziati sono stati in grado di mappare la densità della struttura della crosta di Cerere in funzione della profondità per la prima volta su un corpo planetario ricco di ghiaccio. Usando le misurazioni della gravità hanno scoperto che la densità crostale di Cerere aumenta in modo significativo con la profondità, ben oltre il semplice effetto della pressione. I ricercatori hanno dedotto che nello stesso momento in cui i serbatoi di Cerere si congelano, sale e fango si incorporano nella parte inferiore della crosta.

Dawn è l'unica sonda spaziale che abbia mai orbitato attorno a due destinazioni extraterrestri - Cerere e l'asteroide gigante Vesta - grazie al suo efficiente sistema di propulsione ionica. Quando Dawn ha utilizzato l'ultima riserva di combustibile, l'idrazina, per controllare il suo orientamento, la sonda non è stata in grado né di voltarsi verso la Terra per le comunicazioni né di puntare i suoi pannelli solari verso il Sole per produrre energia elettrica. Poiché si è scoperto che Cerere aveva materiali organici sulla sua superficie e liquidi sotto la superficie, le regole di protezione planetaria hanno richiesto che Dawn fosse collocata in un'orbita di lunga durata che gli impedisse di avere un impatto sul pianeta nano per i prossimi decenni.

fonti: NASA Jet Propulsion Laboratory

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