Il nucleo cometario

Il nucleo della cometa Templel 1 fotografato dalla sonda Deep Impact. Qualche istante dopo aver ripreso l’immagine di sinistra la sonda si è schiantata sulla superficie della cometa (a destra). I getti di gas e polveri sono stati studiati da telescopi terrestri. Il nucleo della Templel 1 è di circa 8 km. Cortesia: NASA/JPL/University of Maryland.

Il cuore pulsante di una cometa è composto dal nucleo. Esso di solito è molto poroso, scarsamente denso e possiede bassi valori di albedo.

I nuclei cometari sono composti principalmente da rocce, polveri e ghiacci volatili, questi ultimi costituiscono mediamente oltre l’80% della massa del corpo. Questi ghiacci sono composti principalmente da ghiaccio di acqua, la restante parte è costituita da ghiacci di CO2 (meglio noto come ghiaccio secco), NH3 (ammoniaca), CH4 (metano), CO (monossido di carbonio) e varie altre sostanze. I nuclei contengono inoltre rilevanti quantità di molecole organiche come H2CO (formaldeide), HCN (acido cianidrico) e CH3CN (cianuro di metile) che costituiscono soltanto una piccola parte dei materiali formatisi nella nebulosa protosolare e che, solo successivamente, sono stati inglobati dalle comete e dagli asteroidi. Questa evidenza sottolinea in primo luogo l’età antichissima di questi corpi e, in secondo luogo, il fatto che essi sono da considerarsi come i “materiali di risulta” avanzati dalla “costruzione” del nostro sistema solare.

Le dimensioni tipiche di un nucleo cometario possono variare da poche centinaia di metri fino a circa 40 km di diametro. La dimensione del nucleo, unitamente alla composizione, è importante per determinare quanto spettacolare sarà una cometa nel passaggio al perielio. Di solito più esso è grande più la cometa sarà luminosa in quanto rilascerà una scia lunga e densa di particelle. La forma dei nuclei è quasi sempre irregolare.

Il nucleo della Cometa Wild 2 fotografato dalla sonda Stardust. Wild 2 ha un diametro di 5 km. Durante il fly by la sonda ha raccolto delle particelle dalla coda che sono state poi portate a Terra e analizzate. La sonda Stardust si è schiantata al suolo nel deserto dell’Utah nel 2004. Cortesia: NASA/JPL.

Il ghiaccio di acqua, abbondante nelle comete, presenta una struttura cristallina in cui 6 molecole di acqua sono legate l’una all’altra mediante legami che coinvolgono gli atomi di idrogeno denominati, per l’appunto, “legami a ponte di idrogeno” . La struttura tridimensionale che ne vien fuori reca una cavità (racchiusa dalle 6 molecole di acqua) che ospita, nella maggior parte dei casi, piccole molecole al suo interno. Per farsi un’idea di ciò si può immaginare un scatola che contiene diverse palline, ogni pallina è un molecola più piccola.
In queste “gabbie” presenti nella struttura cristallina del ghiaccio possono restare intrappolate piccole molecole di monossido di carbonio, di anidride carbonica e quantità minori di ammoniaca, metano e acido cianidrico. Queste strutture cristalline simili a piccole gabbie prendono il nome di “clatrati”, dalla parola latina “claustrum” che significa “gabbia” o “spazio angusto”.
Lo scioglimento dei clatrati inizia quando la cometa dista dal Sole tra le 5 e le 3 U.A., cioè quando le radiazioni solari diventano abbastanza intense da provocare la sublimazione del ghiaccio e la contemporanea vaporizzazione delle molecole intrappolate. Queste molecole abbandoneranno gradualmente la superficie del corpo cometario per andare a formare la magnifica coda.

Gli scienziati hanno ipotizzato che le comete che si avvicinano per la prima volta al Sole potrebbero avere la propria riserva di ghiaccio d’acqua in una struttura disordinata (struttura cristallina amorfa). Solo successivamente, con l’avvicinamento del corpo al Sole, (di solito tra le 6 e le 3 U.A.) questa struttura amorfa si trasformerebbe nella tipica struttura cristallina ordinata.

La Cometa Borrelly mostra un nucleo molto allungato che è stato fotografato durante la missione Deep Space nel 1998. A destra il nucleo nel centro della chioma di gas e polveri mostrata in falsi colori. Il nucleo ha dimensioni di circa 8 km. Cortesia: NASA/JPL.

Nel corso della transizione la crescente quantità di radiazione solare incidente sul nucleo fa innalzare la temperatura fino a “sciogliere” la superficie determinando il rilascio di grandi quantità di polveri e gas. Questo rilascio tuttavia avviene velocemente, ciò potrebbe spiegare l’attività eruttiva osservata in alcuni nuclei cometari ad una distanza dal Sole superiore alle 3 U.A.
In ogni passaggio al perielio le comete perdono migliaia e migliaia di tonnellate di materiale, conseguentemente esse si consumano progressivamente fino ad esaurire totalmente il contenuto di ghiacci e delle altre sostanze contenute nei clatarti. Quando una cometa ha esaurito tutte le sue riserve si trasforma in un semplice asteroide.

Sabrina

~ di Sabrina su 24 luglio 2010.