Nucleo cometario
Il componente chiave di qualsiasi cometa è il nucleo cometario, perché senza questo piccolo (generalmente inferiore a 20 km di diametro), corpo ghiacciato, la cometa non esisterebbe affatto. Il coma, la nube di idrogeno e le code derivano tutti dalla sublimazione di ghiacci dal nucleo che, quando inattivo a grandi distanze dal Sole, sembra proprio un asteroide.
Il nucleo della Cometa Wild 2, lunga 5 km.
Credito: NASA / JPL |
Il nucleo della cometa Borrelly lunga 8 km.
Credito: NASA / US Geological Survey |
Il nucleo della Cometa Tempel 1, lunga 5 km.
Credito: NASA / JPL / UMD |
Il nucleo attivo della cometa Halley lunga 16 km.
Credito: ESA / MPAE |
Il modello più popolare per il nucleo cometario fu presentato per la prima volta nel 1950 da Fred Whipple. Il suo modello “dirty snowball” propone che il nucleo sia una miscela di ghiacci, polvere e roccia, un’idea confermata da diverse missioni spaziali che si sono incontrate con nuclei cometari. Queste missioni hanno dimostrato che i nuclei delle comete hanno bassi albedos (cometa Halley: 0,04, cometa Borrelly: 0,03), e sono composti da circa il 75% di ghiaccio (principalmente acqua) e il 25% di polvere e roccia.
Sebbene questi flybys rivelassero scorci allettanti sulla natura dei nuclei cometari, molto resta da scoprire. Ad esempio, qual è la natura compositiva del nucleo: monolitico, conglomerato o differenziato? Le basse densità misurate per il nucleo della cometa Halley, e la rottura della cometa Shoemaker-Levy prima del suo impatto con Giove, entrambi supportano l’idea di un nucleo conglomerato. Se questo è il caso, il nucleo dovrebbe essere ben isolato e anche il materiale trovato relativamente vicino alla superficie non dovrebbe essere influenzato dal riscaldamento solare. Questo, e il fatto che siano più facilmente accessibili degli Oggetti della Fascia di Kuiper (anch’essi considerati invariati dalla formazione del Sistema solare), renderebbero i nuclei cometari oggetti principali con cui studiare il primo Sistema solare.
Un’ mantello di macerie ‘ si forma quando la luce solare riscalda la superficie del nucleo e sublima il ghiaccio. Piccole particelle di polvere vengono trasportate nel coma insieme al gas, lasciando grandi rocce (rosse) troppo pesanti per essere sollevate come un manto di macerie. Questo mantello limita ulteriormente la sublimazione poiché seppellisce efficacemente i ghiacci volatili.
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Un’altra domanda ancora da rispondere è la natura della bassa albedo misurata per i nuclei cometari. Un’idea è che sia dovuta a un mantello superficiale di grandi rocce (un mantello di macerie) lasciato dal ghiaccio sublimante. Si pensa che la superficie del nucleo potrebbe essere quasi completamente coperta da macerie all’interno di una singola orbita, limitando gravemente l’attività della cometa. |
| Una spiegazione alternativa per la bassa albedo, è che l’irradiazione del nucleo cometario da parte di raggi cosmici ad alta energia forma un mantello di composti di carbonio scuri e complessi (un mantello di irradiazione). Si pensa che il mantello di irradiazione impiegherebbe milioni di anni per formarsi (mentre la cometa si trovava nella parte più esterna della sua orbita) e potrebbe avere uno spessore fino a 1 metro. |
Un’ mantello di irradiazione ‘ si forma quando i raggi cosmici ad alta energia danneggiano i legami nel materiale ghiacciato con conseguente composti organici complessi (nero).
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Sebbene la rotazione faccia sì che diverse regioni del nucleo affrontino il Sole e diventino attive, le osservazioni hanno dimostrato che l’attività è limitata a solo una piccola frazione del lato del nucleo rivolto verso il Sole. Questo può essere rappresentato dall’esistenza di uno (o entrambi) di questi mantelli. I getti di gas risultanti possono modificare la rotazione del nucleo e, se l’attività è particolarmente vigorosa, possono anche portare a cambiamenti nell’orbita della cometa attorno al Sole.
