Completando quasi un decennio di esplorazione delle comete, la missione Deep Impact della NASA è stata il cacciatore di comete nello spazio profondo più viaggiato del suo tempo. La sonda ha visitato due comete e catturato immagini di altre due. Ha anche cercato esopianeti ed esaminato le loro atmosfere, poi ha studiato la Terra come se fosse un esopianeta. Deep Impact aiutò a trovare l’acqua sulla luna e servì da relè per una serie di esperimenti interplanetari su internet. Dopo nove anni, i membri del team hanno perso il contatto con la navicella mentre volava verso il suo terzo obiettivo.
“L’impatto sulla Cometa Tempel 1, il flyby della Cometa Hartley 2 e il telerilevamento della Cometa Garradd hanno portato a così tanti risultati sorprendenti che c’è un completo ripensamento della nostra comprensione della formazione delle comete e del loro funzionamento”, ha detto Michael A’Hearn, investigatore della missione Deep Impact, in una dichiarazione alla chiusura della missione. “Questi piccoli resti ghiacciati della formazione del nostro sistema solare sono molto più vari, sia l’uno dall’altro e anche da una parte all’altra di una singola cometa, di quanto avessimo mai previsto.”
Scavo di una cometa
La missione Deep Impact era composta da due veicoli spaziali. Il veicolo principale, grande come un tavolino da caffè, trasportava una seconda sonda, più piccola, progettata per schiantarsi sulla prima cometa visitata dalla missione, Tempel-1. Il veicolo spaziale è stato lanciato da Cape Canaveral, in Florida, il 12 gennaio 2005. Il 1º luglio di quell’anno, Deep Impact si è incontrata con la cometa 9P/Tempel 1 (il nome ufficiale è solitamente abbreviato in Cometa Tempel 1).
Deep Impact era lunga circa 10,8 piedi (3,3 metri), larga 5,6 piedi (1,7 m) e alta 7,5 piedi (2,3 m). Oltre agli strumenti scientifici, la navicella portava anche un paio di pannelli solari e uno scudo anti-detriti per proteggerla dal materiale rilasciato dalle comete che incontrava. Due strumenti scientifici, lo strumento ad alta risoluzione (HRI) e lo strumento a media risoluzione (MRI), hanno raccolto immagini di comete e corpi planetari. Deep Impact trasportava anche uno spettrometro a infrarossi.
Il 4 luglio 2005, la navicella ha lasciato cadere il suo piccolo veicolo di impatto sul percorso di Tempel 1. L’impactor funzionava a batteria e trasportava l’Impactor Targeting Sensor, un inseguitore stellare di alta precisione che monitorava la traiettoria della navicella e catturava immagini della cometa a distanza ravvicinata. Le immagini sono state trasmesse in tempo reale al veicolo principale, con l’immagine finale inviata solo 3,7 secondi prima dell’impatto.
La sonda portava anche un disco con 625.00 nomi inviati da persone di tutto il mondo che è stato vaporizzato con la sonda.
L’impattore di 370 chilogrammi, principalmente di rame, ha fornito 19 gigajoule di energia cinetica per scavare un cratere su Tempel 1. Questa è la stessa energia di 4,8 tonnellate (4,35 tonnellate metriche) di TNT. Viaggiando a 23.000 mph (37.000 chilometri all’ora), l’impattatore ha fatto saltare un cratere largo circa 500 piedi (150 m), secondo le misurazioni effettuate dalla missione Stardust della NASA nel 2011.
Il calore e le radiazioni del sole cuociono la superficie di queste palle di neve polverose, creando croste esterne bruciate. La nuvola di detriti soffiati via dalla cometa dalla collisione della piccola navicella ha rivelato la prima vista in assoluto del materiale incontaminato che si trova all’interno di una cometa e ha rivelato agli astronomi che Tempel 1 è coperto da una polvere fine, “più simile al borotalco che alla sabbia della spiaggia”, ha detto A’Hearn.
“Si deve pensare al contesto del suo ambiente”, ha detto Pete Schultz, scienziato di Deep Impact della Brown University nel Rhode Island in una dichiarazione. “Questo oggetto delle dimensioni di una città sta fluttuando nel vuoto. L’unica volta che viene disturbato è quando il sole lo cuoce un po’ o qualcuno gli sbatte contro una sveglia da 820 libbre a 23.000 miglia all’ora.”
Gli scienziati della missione hanno anche determinato che le comete sono sorprendentemente soffici, con un nucleo di cometa composto da almeno il 50% di spazio vuoto e il guscio superficiale almeno il 75% vuoto. Il risultato ha confermato precedenti osservazioni indirette che suggerivano che le comete potessero essere più porose di quanto ci si aspettasse, ha detto A’Hearn.
Le osservazioni del telescopio spaziale Swift della NASA hanno rivelato che circa 250.000 tonnellate (227.000 tonnellate metriche) di acqua sono state rilasciate a causa dell’impatto; si tratta di una quantità molto maggiore di quanto previsto inizialmente. Le osservazioni a raggi X di Swift hanno rivelato che la cometa ha impiegato 12 giorni per tornare alla normalità.
Le osservazioni a raggi X di Swift hanno anche fornito nuove intuizioni su come il vento solare strappa materiale da comete e pianeti.
“Per la prima volta, possiamo vedere come il materiale liberato dalla superficie di una cometa migra verso la parte superiore della sua atmosfera”, ha detto John Nousek, in una dichiarazione. Nousek era il direttore delle operazioni di missione presso la Penn State, dove sono state controllate le operazioni scientifiche e di volo del veicolo spaziale. “Questo fornirà informazioni affascinanti sull’atmosfera di una cometa e su come interagisce con il vento solare. Questo è tutto territorio vergine.”
Il team di Deep Impact ha anche lavorato con il telescopio spaziale Spitzer della NASA per creare una lista di ingredienti cometari. “Ora possiamo smettere di indovinare cosa c’è dentro le comete”, ha detto A’Hearn. “Queste informazioni sono inestimabili per ricostruire come i nostri pianeti e altri mondi lontani possano essersi formati.”
Queste osservazioni indicano che la cometa potrebbe essere nata nella parte del sistema solare ora occupata da Urano e Nettuno. Questa scoperta supporta il modello di Nizza della formazione planetaria, che suggerisce che quei due pianeti si sono scambiati di posto e hanno sparso le comete nello spazio profondo.
EPOXI, due missioni in una
Dopo che la sonda ha superato Tempel 1, il team della missione Deep Impact ha presentato una proposta per una missione estesa che sarebbe in realtà due missioni in una: una visita a un’altra cometa e una caccia agli esopianeti.
La Deep Impact eXtended Investigation (DIXI) si combinò con l’indagine Extrasolar Planet Observation and Characterization (EPOCh) per diventare una nuova missione, chiamata EPOXI. (La navicella ha mantenuto il nome Deep Impact.)
Inizialmente, la missione estesa prevedeva che Deep Impact visitasse la cometa 85P/Boethin, osservata per l’ultima volta nel 1986. A causa della sua orbita di 11,8 anni, quella cometa può essere vista dalla Terra solo durante i sei mesi in cui la cometa è più vicina al sole. Gli astronomi hanno usato 10 dei più grandi telescopi del mondo, insieme a Spitzer, per cercare le radiazioni della cometa in quello che A’Hearn ha chiamato “uno sforzo eroico”. Sfortunatamente, non sono stati in grado di trovare il loro obiettivo, e i ricercatori hanno proposto che potrebbe essersi rotto a causa di un’esplosione catastrofica.
Con la perdita dell’obiettivo originale, gli astronomi si sono rivolti alla cometa Hartley 2. Scoperta nel marzo 1986, la cometa aveva un’orbita ben nota. Ma ci sarebbero voluti altri due anni per raggiungere l’obiettivo rispetto a quello che avrebbe richiesto un viaggio verso Boethin.
Durante la sua missione estesa, EPOXI ha rivolto i suoi occhi meccanici verso gli esopianeti. Nei giorni precedenti alla sonda Kepler della NASA, che va a caccia di pianeti, l’osservazione di mondi intorno ad altre stelle era una sfida maggiore. Deep Impact ha lavorato per cambiare questo.
La sonda ha studiato giganti gassosi massicci che orbitano intorno a cinque stelle diverse in giorni o addirittura ore – mondi noti come Jupiter caldi. Ognuno dei cinque obiettivi era sospettato di ospitare un secondo pianeta più piccolo. L’obiettivo di Deep Impact era quello di studiare gli hot Jupiter per vedere se la gravità di questi pianeti invisibili potesse tirare le orbite dei mondi conosciuti, facendoli oscillare leggermente.
Mentre EPOXI non ha trovato alcun esopianeta, ha scoperto prove che un secondo pianeta potrebbe essere in orbita intorno a una delle stelle, Gliese 436. Anche se nessun secondo pianeta è stato ancora confermato intorno alla stella, ci sono stati accenni di un altro mondo anche da altre fonti.
Deep Impact ha studiato anche un pianeta molto noto: La Terra. La sonda è passata vicino alla Terra cinque volte e ha studiato il nostro pianeta durante una rotazione completa per capire meglio come potrebbe apparire un mondo terrestre abitabile ai cacciatori di esopianeti. Mentre altri veicoli spaziali avevano precedentemente ripreso la Terra e la luna dallo spazio, Deep Impact è stato il primo ad osservare con sufficiente dettaglio per vedere grandi crateri sulla luna e oceani e continenti sulla Terra, ha detto la NASA in un comunicato.
Le osservazioni, molte delle quali sono state fatte in un video, hanno rivelato i cambiamenti di luminosità che il pianeta subisce. Lo studio ha anche rivelato i riflessi del sole, o macchie di luminosità simili alla luce del sole che si riflette sul cofano di un’auto, visibili da una distanza di circa 11 milioni di miglia (18 milioni di km).
“Questi riflessi del sole sono importanti, perché se vedessimo un pianeta extrasolare che avesse riflessi che spuntano periodicamente, sapremmo che stiamo vedendo laghi, oceani o altri grandi corpi di liquido, come l’acqua”, ha detto Deming. “E se trovassimo grandi corpi d’acqua su un pianeta lontano, diventeremmo molto più ottimisti sul trovare la vita”.”
EPOXI ha anche osservato la Terra alla luce infrarossa, che è ben oltre la gamma della vista umana. La luce rossa produce un migliore contrasto tra terra e acqua e aiuta le piante a distinguersi.
“La gente pensa che la terra sia verdastra, ma questo è perché i nostri occhi non sono sensibili agli infrarossi”, ha detto Deming. “La vegetazione in realtà si vede meglio nell’infrarosso”.
La sonda ha anche giocato un ruolo chiave nella scoperta della prima chiara prova di acqua sulla superficie della luna. Lavorando con la sonda indiana Chandrayaan-1 e la sonda spaziale Cassini della NASA, Deep Impact ha rivelato che un liquido simile alla rugiada si forma quotidianamente sulla luna, poi si disperde, idratando l’intera superficie lunare durante una parte del giorno lunare.
Hartley 2
La caratteristica chiave della missione estesa di Deep Impact è stato il suo flyby della cometa Hartley 2. La sonda è passata entro 435 miglia (700 km) dalla cometa il 4 novembre 2010, rendendo Hartley 2 il quinto nucleo di cometa visitato da qualsiasi sonda. Mentre Deep Impact volava più vicino a Hartley 2, la sonda ha osservato un aumento della quantità di cianuro rilasciato dalla cometa senza un corrispondente rilascio di polvere, per un periodo di otto giorni a settembre.
“Non abbiamo mai visto questo tipo di attività in una cometa prima, e potrebbe influenzare la qualità delle osservazioni fatte dagli astronomi a terra”, ha detto A’Hearn in una dichiarazione.
La sonda ha anche volato attraverso una tempesta di ghiaccio cometaria generata da getti di gas di anidride carbonica che hanno portato tonnellate di ghiaccio d’acqua dalla cometa ogni secondo, ha detto A’Hearn. Questa è stata la prima volta che gli astronomi hanno visto pezzi di ghiaccio nella nuvola che circonda una cometa o getti definitivamente alimentati da gas di anidride carbonica, ha detto. Il team ha cercato eventi simili intorno a Tempel 1 ma non li ha visti.
“Quando abbiamo visto per la prima volta tutti i granelli che circondano il nucleo, ci è caduta la bocca”, ha detto Schultz in una dichiarazione. “Le immagini stereo rivelano che ci sono palle di neve davanti e dietro il nucleo, facendolo sembrare una scena in una di quelle palle di neve di cristallo.”
Deep Impact ha anche fornito le prime immagini di una cometa abbastanza chiare da permettere agli scienziati di collegare getti di polvere e gas con specifiche caratteristiche della superficie. I ricercatori hanno scoperto che l’anidride carbonica, non il ghiaccio d’acqua, serviva come forza propulsiva per i getti su Hartley 2.
Insieme, i dati hanno suggerito che Hartley 2 potrebbe essere una razza completamente nuova di cometa. All’epoca, i ricercatori discutevano se le comete si formassero da un’unica massa di polvere e ghiaccio attirata dalla gravità o se un miscuglio di comete più piccole costruisse i loro nuclei nel tempo. Hartley 2 si è rivelata avere almeno due, forse tre diversi tipi di ghiaccio nel suo nucleo, con una composizione complessiva che era molto coerente, sollevando una terza possibilità.
“Non abbiamo visto una cometa come questa prima,” Michael Mumma, del Goddard Space Flight Center della NASA, ha detto in una dichiarazione. “Hartley 2 potrebbe essere la prima di una nuova razza.”
Hartley 2 è una cometa iperattiva, che gira su un asse e contemporaneamente ruzzola su un altro. Le comete iperattive costituiscono il 5-10% di tutte le comete. Con getti e altre attività guidate dall’anidride carbonica, processi come il degassamento sulle comete iperattive sono diversi da quelli delle comete normali.
Dopo aver sorvolato la Hartley 2, Deep Impact ha fatto osservazioni delle comete Garradd e ISON, che arrivano dalle zone più esterne del sistema solare. I membri del team hanno anche lanciato una caccia a un terzo obiettivo per la sonda.
Perdita di contatto
L’8 agosto 2013, la NASA ha perso il contatto con la sonda Deep Impact. Purtroppo, non aveva ancora restituito nessuna delle sue immagini della cometa ISON. A quel punto, la sonda aveva viaggiato per circa 4,7 miliardi di miglia (7,58 miliardi di km) nello spazio.
Dopo aver perso il contatto, i controllori della missione hanno trascorso diverse settimane cercando di trasmettere i comandi per riattivare i sistemi di bordo di Deep Impact. Un problema con la tempistica del computer ha probabilmente portato ad una perdita di controllo dell’orientamento del veicolo spaziale nello spazio, ha detto la NASA. Di conseguenza, la sonda ha avuto problemi a posizionare le sue antenne radio e gli array solari, rendendo difficile sia la comunicazione che la generazione di energia.
Il 16 settembre 2013, i ricercatori hanno determinato che non c’era modo di recuperare il controllo della navicella. Hanno raccomandato alla NASA di dichiarare la missione incredibilmente prolifica persa.
“Deep Impact è stato un veicolo spaziale fantastico e duraturo che ha prodotto molti più dati di quelli che avevamo previsto”, ha detto A’Hearn in una dichiarazione. “Ha rivoluzionato la nostra comprensione delle comete e della loro attività.”
Altra lettura:
- Leggi di più sulla missione estesa di Deep Impact sulla pagina Deep Impact (EPOXI) della NASA.
- Scopri di più sulla storia di Tempel 1.
- Per saperne di più sulla Cometa Hartley 2.
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