Fascia di Kuiper: svelati i segreti di Arrokoth

Un nuovo studio ha messo in discussione le opinioni consolidate sugli oggetti della Fascia di Kuiper, rivelando la loro capacità di trattenere i ghiacci volatili molto più a lungo di quanto si pensasse in precedenza, offrendo così nuove prospettive sull’evoluzione delle comete.

Immagine composita dell'oggetto binario di contatto primordiale della cintura di Kuiper 2014 MU69 dai dati della navicella spaziale New Horizons. Credito: NASA/JHUAPL/SwRI/Roman Tkachenko
Immagine composita dell’oggetto binario di contatto primordiale della cintura di Kuiper 2014 MU69 dai dati della navicella spaziale New Horizons. Credito: NASA/JHUAPL/SwRI/Roman Tkachenko.

La conservazione di ghiacci volatili nella Fascia di Kuiper

Un articolo recentemente pubblicato sulla rivista Icarus ha presentato le nuove scoperte sull’oggetto 486958 Arrokoth della Fascia di Kuiper, gettando nuova luce sulla conservazione di sostanze volatili come il monossido di carbonio (CO) in corpi celesti così distanti.

I coautore dello studio, il Dr. Samuel Birch della Brown University e il ricercatore senior del SETI Institute Dr. Orkan Umurhan, hanno utilizzato Arrokoth come caso di studio per proporre che molti oggetti della Fascia di Kuiper (KBO) – resti degli albori del nostro sistema solare – potrebbero ancora conservare i loro ghiacci volatili originali, sfidando le nozioni precedenti sul percorso evolutivo di queste antiche entità.

Il modello presenta un cumulo di macerie poroso, costituito da una miscela di CO e ghiaccio amorfo refrattario H2O, con raggi di pori specifici 𝑟𝑝. Lo strato superiore, raffigurato in marrone, subisce un trattamento termico in una sola orbita, con conseguente perdita di CO (sia ghiaccio che gas) in questo strato. Sotto il fronte di sublimazione 𝑟𝑏, mostrato in blu scuro, il volume di ghiaccio originale di CO rimane intatto. Nel corso del tempo, man mano che il fronte di sublimazione avanza verso il basso (a destra nel modello), il ghiaccio di CO incorporato nella matrice di ghiaccio amorfa H2O inizia a sublimare. Il gas prodotto, indicato in azzurro, riempie poi i pori e si sposta verso l'alto, allontanandosi dal fronte di sublimazione. Credito: Istituto SETI
Il modello presenta un cumulo di macerie poroso, costituito da una miscela di CO e ghiaccio amorfo refrattario H2O, con raggi di pori specifici. Lo strato superiore, raffigurato in marrone, subisce un trattamento termico in una sola orbita, con conseguente perdita di CO (sia ghiaccio che gas) in questo strato. Sotto il fronte di sublimazione 𝑟𝑏, mostrato in blu scuro, il volume di ghiaccio originale di CO rimane intatto. Nel corso del tempo, man mano che il fronte di sublimazione avanza verso il basso (a destra nel modello), il ghiaccio di CO incorporato nella matrice di ghiaccio amorfa H2O inizia a sublimare.

Fascia di Kuiper: sfidare i modelli del passato

I precedenti modelli di evoluzione della Fascia di Kuiper hanno avuto bisogno di aiuto per prevedere il destino delle sostanze volatili in questi oggetti freddi e distanti. Molti si sono affidati a simulazioni complicate o ipotesi errate, sottovalutando la durata di queste sostanze. La nuova ricerca ha offerto un approccio più semplice ma efficace, paragonando il processo al modo in cui il gas fuoriesce attraverso la roccia porosa.

Questo suggerisce che gli oggetti come Arrokoth possono mantenere i loro ghiacci volatili per miliardi di anni, formando una sorta di atmosfera sotterranea che rallenta l’ulteriore perdita di ghiaccio.

Umurhan ha dichiarato: “Voglio sottolineare che la cosa fondamentale è che abbiamo corretto un errore profondo nel modello fisico che gli scienziati avevano ipotizzato per decenni per questi oggetti molto freddi e vecchi. Questo studio potrebbe essere il punto di partenza per rivalutare la teoria dell’evoluzione interna e dell’attività della cometa”.

L'immagine a sinistra è stata catturata dalla Multicolor Visible Imaging Camera (MVIC), una parte dello strumento Ralph a bordo di New Horizons. Scattata il 1° gennaio 2019, appena 7 minuti prima del suo massimo avvicinamento, la navicella spaziale si trovava a soli 6700 km circa dalla superficie. Il merito di questa straordinaria cattura va alla NASA, al Laboratorio di fisica applicata della Johns Hopkins University e al Southwest Research Institute. L'immagine a destra mostra la temperatura media orbitale alla profondità cutanea stagionale di Arrokoth, calcolata sulla base del metodo 2022 di Umurhan et al. La scala è in chilometri e l'orientamento della vista è simile all'immagine a sinistra, guardando in basso verso il polo sud. Credito: NASA, Laboratorio di fisica applicata della Johns Hopkins University e Southwest Research Institute
L’immagine a sinistra è stata catturata dalla Multicolor Visible Imaging Camera (MVIC), una parte dello strumento Ralph a bordo di New Horizons. Scattata il 1° gennaio 2019, appena 7 minuti prima del suo massimo avvicinamento, la navicella spaziale si trovava a soli 6700 km circa dalla superficie. Il merito di questa straordinaria cattura va alla NASA, al Laboratorio di fisica applicata della Johns Hopkins University e al Southwest Research Institute. L’immagine a destra mostra la temperatura media orbitale alla profondità cutanea stagionale di Arrokoth, calcolata sulla base del metodo 2022 di Umurhan et al.

Fascia di Kuiper: nuove intuizioni ed esplorazioni future

Il nuovo studio ha sfidato le previsioni esistenti e ha aperto nuove strade per comprendere la natura delle comete e le loro origini. La presenza di ghiacci così volatili nella Fascia di Kuiper supporta un’affascinante narrazione di questi oggetti come “bombe di ghiaccio”, che attivano e mostrano un comportamento cometario alterando la loro orbita più vicino al Sole. Questa ipotesi potrebbe aiutare a spiegare fenomeni come l’intensa attività di esplosione della cometa 29P/Schwassmann–Wachmann, modificando potenzialmente la comprensione delle stesse.

In qualità di co-investigatori sull’imminente proposta di missione CAESAR, i ricercatori stanno adottando un nuovo approccio per comprendere l’evoluzione e l’attività dei corpi cometari.

Questo studio ha implicazioni per le esplorazioni future e ricorda i misteri duraturi del nostro sistema solare, in attesa di essere scoperti. Inoltre, la scoperta suggerisce che Arrokoth potrebbe essere un esempio di come si sono formati i pianeti giganti. La sua superficie irregolare e la sua struttura a due lobi potrebbero essere il risultato di una collisione tra due oggetti più piccoli.

In sintesi, lo studio di Arrokoth ha ridefinito le nostre conoscenze sugli oggetti della Fascia di Kuiper e ha aperto nuove possibilità per la nostra comprensione della formazione del sistema solare.

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