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La NASA manda Lucy alla scoperta dei Troiani di Giove: incontro ravvicinato con gli asteroidi

© Foto : NASA/SwRI La sonda Lucy della NASA
La sonda Lucy della NASA - Sputnik Italia, 1920, 17.10.2021
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Ieri 16 ottobre la sonda Lucy della NASA è partita verso gli asteroidi troiani di Giove. Se la missione andrà a buon fine scopriremo com'era fatto il Sistema Solare.
Si tratta di piccoli corpi celesti che si muovono intorno al Sole seguendo la stessa orbita gioviana e che, secondo gli esperti, sarebbero dei frammenti di materiale protoplanetario.
Dunque, la missione Lucy potrebbe essere interpretata come una sorta di viaggio nel tempo, una occasione unica per scoprire com’era e di cos’era fatto il Sistema solare “da giovane”, ossia ben 4,5 miliardi di anni fa.

I punti di Lagrange

Alla fine del XVIII secolo il matematico e astronomo francese Joseph-Louis Lagrange dimostrò che in un sistema composto da due corpi dotati di grande massa (come quello composto, ad esempio, dal Sole e da uno dei pianeti che vi gravitano intorno) esistono dei punti in cui le forze gravitazionali si equilibrano. Di questi punti ne esistono 5.
Nei punti lagrangiani (da allora vengono chiamati così e indicati con una numerazione da L1 a L5) i corpi di massa ridotta non sono sottoposti ad alcuna ulteriore forza se non quella gravitazionale esercitata dai 2 principali corpi del sistema. I piccoli corpi, quindi, rimangono immobili rispetto ai grandi.
In parole povere, i corpi di massa ridotta, rientrando nell’area di influenza dei punti lagrangiani di un qualsiasi pianeta, cominciano a gravitare insieme al dato pianeta attorno al Sole.
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Nel 1906 la teoria dello scienziato francese fu confermata: infatti, in corrispondenza di uno dei punti lagrangiani del sistema “Giove-Sole” fu rilevato un asteroide al quale si diede il nome di Achille in onore dell’eroe del poema epico Iliade di Omero che racconta della Guerra di Troia. In breve tempo scoprirono una ventina di altri asteroidi sull’orbita di Giove nei punti L4 e L5 e li definirono “troiani”. I corpi celesti dislocati in L4 furono denominati in base agli eroi del poema epico greco, mentre a quelli in L5 furono dati i nomi dei difensori di Troia.
La missione Lucy, invece, è stata così denominata in onore della prima autralopiteca (ossia il più antico esemplare di antenato umano) rinvenuta nel 1974 in Etiopia per opera della spedizione franco-americana guidata da Donald Johanson.
E qui vale la pena di sottolineare un doppio significato. Da un lato, infatti, la sonda è diretta verso gli asteroidi “troiani” di Giove che rappresentano i più antichi “scavi antichi” del Sistema solare. Dall’altro, invece, lungo il percorso all’interno della fascia di asteroidi dislocata tra le orbite di Marte e Giove, Lucy passerà accanto all’asteroide 52246 Donaldjohanson, così chiamato in onore dell’antropologo americano.
Ad oggi nel Sistema solare si contano 7.681 “troiani”.
Giove ne vanta 7.642,
Marte 9,
Nettuno 28,
Urano e la Terra 1.
Gli scienziati ad oggi non sanno per quale motivo Giove ne conti così tanti.

“Uno dei compiti principali della missione Lucy è proprio definire perché intorno a Giove si siano accumulati così tanti asteroidi. È una questione ancora controversa. Evidentemente i “troiani” si sono venuti a creare durante le fasi più precoci dell’esistenza del Sistema solare. Studiando la loro composizione e morfologia, saremo in grado di definire con maggiore precisione anche la loro origine”, spiega Valery Shematovich, direttore del Dipartimento di Studi sul Sistema solare presso l’Istituto di Astronomia dell’Accademia nazionale russa delle Scienze (RAN).

Sette anni fa, quando ancora si discuteva in merito alla missione, si ipotizzò che la sonda avrebbe visitato due asteroidi, ma con l’aiuto delle più moderne strumentazioni è stata calcolata la traiettoria orbitale ottimale ed è stato stabilito che il carburante basterà per visitare 6 “troiani” di entrambi i macro-gruppi.
La missione durerà 12 anni. Nel 2027 la sonda raggiungerà il punto L4 e passerà accanto a 4 asteroidi. Dopodiché Lucy si dirigerà verso la Terra e nel 2033 arriverà nel punto L5 del sistema “Giove-Sole” dove visiterà l’unico asteroide troiano binario Patroclo-Menezio.
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I “troiani” testimoniano un’epoca lontana

Per la loro composizione i troiani dovrebbero essere assai simili alla sostanza primordiale dalla quale si è formato poi il Sistema solare. Tuttavia, non si tratta esattamente del materiale di cui era formata la nebulosa protoplanetaria.
“Si tratta del materiale della cintura asteroidale che include i resti della sostanza primordiale non utilizzata per la formazione dei pianeti, ma già sottoposta a un certo numero di trasformazioni. Gli asteroidi sono corpi celesti che si sono evoluti leggermente in esito agli scontri gli uni con gli altri. Nello specifico, in alcuni di essi è stato innescato il processo di differenziazione primaria”, spiega Shematovich.
Per differenziazione gravitazionale si intende quel processo in cui, per via della gravità, gli elementi chimici più pesanti (come il ferro, il nickel e gli altri metalli) sono attirati gradualmente verso il basso fondendosi con il nucleo protoplanetario, mentre gli elementi chimici più leggeri (come il silicio) emergono in superficie.
A riprova della differenziazione vi è il fatto che tra gli asteroidi ve ne siano alcuni composti unicamente da metalli.
“Studiandone la composizione e la morfologia, saremo probabilmente in grado di determinare cosa accadde: ossia se si tratta di un frammento di un asteroide più grande o se invece è un pianeta embrionale. Ad oggi non siamo in grado di effettuare ipotesi su un periodo così lontano nel passato”, spiega lo scienziato.
L’esempio più classico di un asteroide metallico è Psiche che si trova tra le orbite di Marte e Giove. Si ritiene che Psiche sia un nucleo metallico oppure un frammento del nucleo di un protopianeta che all’alba della creazione del Sistema solare si distrusse per via dello scontro con un altro grande corpo celeste. Di conseguenza le rocce silicee che rivestono il nucleo metallico si distaccarono dalla superficie e si dispersero nell’ambiente circostante. Oggi l’asteroide è composto per circa il 90% di metalli e per il 10% di silicati. La NASA prevede di inviare una sonda su Psiche nel luglio del 2022.

La chiave del mistero

Dalla Terra i troiani hanno un aspetto diverso. Ma questo non significa che presentino una composizione diversa o che provengano da diverse aree del Sistema solare. Gli scienziati ipotizzano che si tratti semplicemente di un effetto ottico della superficie asteroidale la quale può mutare a seconda dello shock termico.
“Anche oggi ogni tanto gli asteroidi si scontrano tra di loro, ma il Sistema solare nella sua fase iniziale era di gran lunga più dinamico di oggi”, osserva Shematovich.
I ricercatori sperano, grazie a Lucy, di ottenere informazioni dettagliate in merito agli asteroidi troiani. A bordo della sonda sono stati installati vari dispositivi: la telecamera ad elevata risoluzione L’LORRI, il dispositivo spettroscopico a infrarossi L’Ralph e lo spettrometro termico a infrarossi L’TES.
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La telecamera L’LORRI ci fornirà una immagine dettagliata dei troiani. Studiando i crateri presenti sulla superficie, gli scienziati capiranno in quale area del disco protoplanetario questi corpi celesti si formarono miliardi di anni fa. La maggior parte dei grandi crateri indica che l’asteroide si formò probabilmente in un’area molto dinamica e calda in prossimità del Sole.
L’obiettivo principale del dispositivo L’Ralph è di indagare in profondità nei crateri o nelle spaccature del terreno. In questi luoghi è molto probabile trovare una superficie che non è stata esposta al significativo volume di radiazioni e micro-meteoriti consentendole di conservare la sua struttura originaria.
Il dispositivo è altresì in grado di rilevare la presenza di silicati, ghiaccio e sostanze organiche.
Lo spettrometro L’TES, invece, raccoglierà dati circa la composizione e la struttura delle sostanze presenti.

“Gli asteroidi riflettono soltanto la radiazione solare, pertanto la gamma degli infrarossi consente di ottenere i dati migliori circa la composizione chimica e mineraria della superficie di questi corpi celesti, nonché circa l’origine di questi ultimi”, conclude Shematovich.

Lucy è la prima sonda che visiterà dei troiani e che studierà così tanti corpi celesti “indipendenti” del Sistema solare in una sola missione: ben 7, considerato anche l’asteroide 52246 Donaldjohanson. Questa missione, secondo gli scienziati, consentirà di verificare la teoria, universalmente riconosciuta, della formazione dei pianeti del Sistema solare.
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