19 ottobre 2018

BepiColombo, alla scoperta dei segreti di Mercurio

Quando le due sonde della missione BepiColombo, una europea dell’ESA e l’altra giapponese della JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency), arriveranno a destinazione, scienziati di tutto il mondo avranno l’opportunità di studiare uno dei pianeti più misteriosi del Sistema solare. Per molti Mercurio è il “pianeta degli estremi”, viste le sue particolari caratteristiche orbitali e il fatto che è l’oggetto roccioso che più di altri ci può indicare il futuro della Terra. Per altri, diciamo i più scettici, Mercurio è solo un altro pianeta da studiare. Perché tornarci dopo che Mariner 10 e MESSENGER (entrambe della NASA) ci sono state anni fa? Diversi i motivi, tra i tanti c’è il fatto che Mercurio nasconde ancora molti segreti, la superficie non è stata ancora mappata del tutto, il sottosuolo è perlopiù sconosciuto e la sua esosfera (sottile atmosfera) è un enigma irrisolto.

BepiColombo verrà lanciata il 20 ottobre alle 3:45 di mattina e avrà il compito di portare alla luce questi segreti. Lo farà con l’europeo Mercury Planetary Orbiter (MPO) e la giapponese Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO), che viaggeranno in coppia a bordo del modulo europeo Mercury Transfer Module (MTM), per studiare l’origine e l’evoluzione di Mercurio e il suo campo magnetico. L’ASI (Agenzia Spaziale Italiana), l’INAF (Istituto Nazionale per l’Astrofisica), l’Università Sapienza di Roma e la Thales Alenia Space sono coinvolte nel progetto per l’Italia: 4 dei 16 strumenti sono italiani, e 3 di questi si trovano a bordo dell’orbiter europeo. Il modulo di trasporto utilizzerà una combinazione di propulsione ionica e chimica in aggiunta a numerose spinte gravitazionali durante il lungo percorso: la sonda effettuerà un fly-by attorno la Terra, due attorno a Venere e sei attorno Mercurio prima di effettuare le manovre di posizionamento orbitale. Il viaggio durerà poco più di 7 anni: l’ingresso in orbita è previsto per il 5 dicembre 2025 e la missione scientifica durerà un anno.

 

Valentina Galluzzi, geologa planetaria presso l’INAF, lavora nel team dello strumento SIMBIO-SYS e spiega il perché del ritorno su Mercurio: «Mercurio è un pianeta in pole position, un estremo del Sistema Solare, ci può dare quindi importanti risposte sulla sua evoluzione e meccanica. Le due missioni NASA che lo hanno visitato in precedenza, Mariner 10 negli anni ‘70 e MESSENGER più di recente, hanno svelato che questo è un pianeta ancora vivo, col suo peculiare campo magnetico ed un’esosfera dinamica. Anche la superficie è ricca di sorprese, fortemente dipendenti dalla struttura e dalla composizione interna del pianeta, che per adesso conosciamo solo a grandi linee».

Gli obiettivi della missione sono numerosi e possono essere raggruppati in tre categorie: l’interno, la superficie e l’ambiente esterno, che comprende esosfera e magnetosfera. «Per quello che mi compete, cioè lo studio della superficie, le grandi domande aperte sono molte», ha aggiunto Valentina Galluzzi. «Ad esempio non conosciamo l’esatta composizione delle pianure vulcaniche che ricoprono globalmente il pianeta, né perché il loro contenuto in ferro sia così basso, soprattutto se pensiamo che Mercurio è un pianeta molto denso e sicuramente ricco di ferro al suo interno. Altra domanda riguarda l’origine degli hollows, piccole cavità molto chiare che troviamo associate ad alcuni crateri, ci sono molte teorie sulla loro evoluzione ma nessuna risposta certa. Sulla tettonica, invece, sappiamo che non esistono placche su Mercurio, ma è pieno di faglie compressive derivate dalla contrazione del nucleo, e purtroppo ancora non sappiamo fino a quando sono state attive e quale sia la loro relazione col vulcanismo. Infine, lo studio del ghiaccio ai poli sarà un trending topic. Dobbiamo intanto investigare meglio questi depositi, soprattutto al polo Sud che mai è stato rilevato ad alta risoluzione. La grande domanda è come si è formato il ghiaccio, o “chi” ce lo ha portato. Al momento si pensa alle comete, ma è tutto da verificare. Gli strumenti a bordo di BepiColombo ci permetteranno sicuramente di capire meglio la composizione del ghiaccio ed anche il volume di questi depositi, tutte queste informazioni aiuteranno quindi anche ad evolvere le teorie sulla loro formazione. Quello che resterà un mistero è lo studio diretto della superficie. BepiColombo è ricco di strumenti ma non ha un lander, nessun lander è mai stato su Mercurio e ancora non ne sono stati programmati per il futuro. Una cosa che sarei curiosa di sapere, ad esempio, è se ci sono terremoti e di che tipo».

BepiColombo è una missione estrema viste le temperature che si raggiungeranno, superiori ai 300 gradi, e livelli di radiazione 10 volte superiori a quelli terrestri. Quali le protezioni previste per gli strumenti? Valentina Galluzzi ci rassicura dicendo che «gran parte della tecnologia è stata sviluppata per prevenire proprio questo problema e ciò ha influito molto sia sui costi che sulla massa totale di BepiColombo, ed in particolare dell’orbiter europeo (MPO). Tutti i materiali sono stati studiati per resistere alla forte radiazione, ma sarà anche la posizione assunta dallo spacecraft ad aiutare a prevenire il problema. Ad esempio i pannelli solari non saranno mai girati faccia-a-faccia con il sole, ma manterranno sempre un angolo rispetto al sole tanto elevato quanto basta per generare l’energia richiesta. La maggior parte degli strumenti è localizzata sul lato di MPO che guarda verso Mercurio, quindi sarà l’orbiter stesso a fare ombra sugli strumenti, mantenendo delle temperature più miti. Infine, uno dei lati dello spacecraft è completamente costituito dal radiatore, che sarà sempre rivolto verso lo spazio, per dissipare meglio il calore accumulato dallo spacecraft».

Il team con cui lavora Valentina Galluzzi è tutto al femminile, almeno per il lato geologico. Laura Guzzetta (anche lei ricercatrice presso l’INAF) ci spiega cosa vuol dire essere una geologa planetaria in un ambiente lavorativo pieno di astrofisici: «Il mio contributo alla missione riguarda principalmente lo studio della superficie del pianeta al fine di ricostruirne la storia geologica. In particolare, lavoro alla realizzazione di carte geologiche regionali, compilate utilizzando le immagini acquisite dalla precedente missione della NASA su Mercurio. Per BepiColombo, uno degli obiettivi principali di noi geologi è proprio quello di individuare, attraverso il lavoro di mappatura, target di particolare interesse scientifico che possano essere investigati dagli strumenti a bordo della sonda. Ciò si spera possa dare risposta sia ai quesiti lasciati irrisolti dalle missioni precedenti sia ai nuovi enigmi emersi dall’analisi dei dati a nostra disposizione. Chiaramente il non poter vedere con i propri occhi le forme della superficie e soprattutto i tipi di rocce da cui si generano porta inevitabilmente ad errori di valutazione di ciò che si cartografa propri dell’operatore. Uno degli aspetti più problematici è sicuramente la scarsa conoscenza della composizione delle rocce, il che comporta una distinzione delle diverse unità geologiche quasi esclusivamente su base morfologica».

Lorenza Giacomini (dell’INAF) aggiunge: «Sulla Terra, un geologo conduce questo tipo di attività in larga parte ‘sul campo’, ciò ovviamente non è possibile su Mercurio, e questo implica una maggiore difficoltà nel riconoscere le diverse rocce che ne costituiscono la superficie così come le diverse morfologie presenti. I vari strumenti della missione ci permetteranno comunque di ottenere nuove informazioni sul pianeta, aiutandoci a comprendere meglio la natura delle sue rocce, così come altri processi geologici che lo hanno plasmato durante la sua storia».

 

Crediti immagine: spacecraft: ESA/ATG medialab; Mercury: NASA/JPL

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