Successivamente al riuscito flyby con Plutone, la sonda spaziale New Horizons fu inviata verso un oggetto più piccolo posto più in profondità nella Cintura di Kuiper. Mentre passava oltre, la navicella spaziale catturò immagini di un piccolo mondo costituito da due lobi molto distinti, con proprietà che gli scienziati trovarono un po’ confuse. Per i dettagli del lontanissimo corpo celeste si è dovuto aspettare, poiché la trasmissione di gran parte dei dati di New Horizons verso Terra è stata molto lenta.
L’attesa per quei dati è finita, poiché le immagini ad alta risoluzione sono ora disponibili e gli scienziati le hanno usate per cercare di comprendere meglio la formazione e la struttura di ciò che ora è noto come Arrokoth (dalla parola Powhatan per “cielo”). Sebbene i dati non rispondano a tutte le domande a cui vorremmo trovare risposta, ci danno delle ottime idee su come si sarebbe potuta formare una struttura così strana.
New Horizons è stata la sonda più veloce lanciata dalla Terra (altre sonde hanno raggiunto velocità maggiori con l’aiuto dell’effetto fionda), e Arrokoth è molto piccolo, il che significa che la sonda ha dovuto avvicinarsi molto prima che poter riprendere i dettagli del lontano corpo celeste. Ciò ha lasciato una finestra ristretta per la raccolta di dati durante il flyby. Appena due giorni prima del flyby, Arrokoth si presentava ancora come un singolo pixel nelle telecamere di New Horizons. Non è cresciuto più di 10 pixel fino a circa mezza giornata prima. Quindi la stragrande maggioranza dei dati proviene da una finestra ampia appena 12 ore.
Tuttavia, durante quel periodo, le telecamere a bordo di New Horizons catturarono immagini che hanno permesso di sondare la composizione di Arrokoth e sono state in grado di risolvere elementi di soli 33 metri di larghezza sulla sua superficie. Ora ne conosciamo la struttura del corpo, siamo in grado di estrapolare modelli sulla sua storia e fare ipotesi sulla sua chimica.
Arrokoth si muove all’interno da una regione del Sistema Solare chiamata Cintura di Kuiper, in particolare da un’area oltre l’influenza gravitazionale di Nettuno, il più grande pianeta della zona. In questa regione, c’è abbastanza materiale per formare corpi ghiacciati, ma così disperso che i corpi sembrano essere rimasti piccoli, senza interagire abbastanza frequentemente da formare pianeti più grandi. L’influenza di Nettuno ha sparso ulteriormente alcuni oggetti della Cintura di Kuiper verso l’interno, dove le collisioni con altri corpi erano più probabili e l’influenza del Sole era più forte. Ma Arrokoth attualmente orbita oltre il punto in cui è probabile che ciò accada.
Se vero, ciò significa che è probabile che l’oggetto sia composto da materiale che è rimasto sostanzialmente invariato dalla formazione del Sistema Solare. E, secondo tutte le indicazioni, ciò è vero.
Le valutazioni della densità del cratere sulla superficie di Arrokoth sono coerenti con un’età di quattro miliardi di anni, quella del sistema solare stesso. E la superficie ha il colore rosso tipico di altri oggetti di questa regione della fascia di Kuiper, suggerendo che la sua superficie non ha visto significative modifiche chimiche.
Il colore rosso sembra provenire da un complicato mix di idrocarburi a catena più lunga chiamati collettivamente tholins. Questi sono costruiti da reazioni chimiche tra molecole più brevi guidate dall’esposizione alle radiazioni. Nel caso di Arrokoth, queste molecole più brevi sembrano includere metanolo, un alcool a singolo atomo di carbonio e l’unica sostanza chimica identificata chiaramente nei dati di New Horizons. Il metanolo potrebbe essersi formato da reazioni chimiche tra metano e acqua, ma ci sono solo deboli indicazioni della presenza di acqua su Arrokoth e nessuna chiara firma del metano. È possibile – anche probabile, dato ciò che sappiamo della Cintura di Kuiper e di altri oggetti all’interno di essa – che siano presenti sotto la superficie, ma ciò non è stato confermato da questo sorvolo.
Di qualunque cosa sia fatta, Arrokoth non è molto denso ed è probabilmente simile alle comete in questo senso. Se fosse denso meno della metà di una cometa tipica, gira abbastanza velocemente da sfaldarsi. Se fosse molto più denso, i due lobi si sarebbero schiacciati di più quando si sono fusi.
Come due sono diventati uno
Una delle cose che richiede una spiegazione è la forma insolita di Arrokoth. Sembra essere quello che viene chiamato un “binario di contatto“, il che significa che è formato da due oggetti che si sono delicatamente fusi l’uno contro l’altro. Ma in questo caso, gli oggetti stessi sembravano essere un po’ sfumati, richiedendo che fosse spiegata anche la loro forma appiattita e allungata.
Uno dei risultati chiave del flyby è stata la generazione di due immagini successive da prospettive leggermente diverse, che hanno consentito una visione stereoscopica di Arrokoth. La ricostruzione 3D costruita da quella vista indica che i due lobi non sono così appiattiti come apparivano all’inizio. Questo livello di appiattimento potrebbe essere spiegato dalla rotazione di ciascun oggetto e la forma più arrotondata significa che la rotazione di ciascuna parte dovrebbe essere solo leggermente superiore alla rotazione corrente di Arrokoth per creare il grado di planarità appropriato.
La modellizzazione del tipo di collisioni che potrebbe avere unito due corpi separati indica che qualsiasi velocità di avvicinamento oltre i cinque metri al secondo avrebbe comportato una frattura dei due corpi, piuttosto che la struttura a due lobi ordinata che vediamo. Ciò suggerisce che i due corpi devono essersi formati l’uno vicino all’altro, dalla condensazione della stessa nuvola di materiale. È improbabile che qualcosa di diverso da quello fornisca questo tipo di velocità di approccio graduale.
Ma anche un approccio lento avrebbe richiesto qualcosa per smorzare il loro slancio originale. Quindi, i ricercatori hanno considerato una varietà di elementi che avrebbero potuto farlo. Ma molte semplici opzioni non funzionano. Arrokoth è semplicemente troppo lontano dal Sole – oltre 40 volte la distanza della Terra dal Sole – perché la luce abbia avuto un effetto significativo sul movimento dei corpi. Le collisioni non sono state abbastanza frequenti da eliminare abbastanza lo slancio.
Ciò che è rimasto ai ricercatori è il gas che originariamente orbitava attorno al Sole all’inizio della storia del Sistema Solare. Mentre l’energia del Sole ha spinto via gran parte di questo gas, questo sarebbe stato presente nel momento in cui i due corpi si sono originariamente formati grazie al quale avrebbero avuto una velocità orbitale più lenta. Ciò avrebbe fornito un attrito ai due corpi che hanno formato Arrokoth, consentendo loro di avvicinarsi abbastanza lentamente da fondersi senza frantumare nessuno dei due nel punto in cui si è verificato il contatto.
Niente anelli, grande cratere
La caratteristica più macroscopica di Arrokoth è un cratere che ha preso il soprannome di “Maryland“, che si trova sul più piccolo dei due lobi ed è largo circa sei chilometri e profondo almeno mezzo chilometro. La sua sagoma altrimenti rotonda è interrotta da uno sperone che si estende nel cratere; come si è formato non è chiaro. Ci sono molte piccole depressioni che sembrano essere crateri, ma nessuna di esse è più larga di un chilometro.
I crateri in genere indicano che il materiale che lo ha generato impattandolo è stato espulso dalla superficie di un corpo celeste piccolo come Arrokoth situato nei paraggi, quindi i ricercatori ne hanno cercato i resti: piccole lune o anelli, che sono stati trovati su altri oggetti minori del Sistema Solare. Ma non si sono trovati segni di lune e se è presente un anello, deve essere incredibilmente rarefatto.
Ci sono molti altri dettagli che sono già stati esplorati: tre articoli significano molto testo e dati supplementari. Ma la pubblicazione dei dati significa anche che i ricercatori che studiano altri processi del Sistema Solare e gli oggetti della Cintura di Kuiper inizieranno a ripensare ai loro oggetti di interesse alla luce di ciò che ora sappiamo di Arrokoth.
Intanto, New Horizons continua ad addentrarsi nella fascia di Kuiper, sempre più lontano.
Science, 2020. DOI: 10.1126 / science.aay3705 , 10.1126 / science.aay6620 , 10.1126 / science.aay3999  ( Informazioni sui DOI ).
