Concetto dell’artista dell’asteroide 3200 Phaethon – oggetto madre della pioggia di meteore Geminidi – vicino al sole. Questo asteroide è strano perché ha una coda simile a quella di una cometa. Ma la coda è composta di gas e non di polvere. Immagine tramite NASA/ JPL-Caltech/ IPAC.

Phaethon è un asteroide singolare che si comporta come una cometa, formando una coda di gas quando passa vicino al sole. Phaethon è il genitore delle meteore Geminidi, ma sembra che oggi non stia rilasciando abbastanza polvere per giustificare il numero di meteore che osserviamo. Il riscaldamento e il raffreddamento mentre Phaethon ruota creano un ciclo di gas intrappolati che formano nuovi composti, si decompongono e il ciclo si ripete.

Incontra Phaethon, un ibrido strano tra asteroide e cometa. Qual è la differenza tra un asteroide e una cometa? Una cometa è essenzialmente una palla di ghiaccio sporco composta di roccia e ghiaccio. L’immagine classica è quella di una “stella” luminosa nel cielo notturno con una lunga coda curva che si estende nello spazio. Questo accade quando si avvicinano al sole e iniziano a emettere gas e a rilasciare polvere. Normalmente continua fino a quando non rimane altro che roccia o fino a quando non si frammentano in polvere. Gli asteroidi, d’altra parte, sono principalmente solo rocce. Potrebbero evocare immagini di Han Solo al volante del Millennium Falcon attraverso un improbabile “campo di asteroidi” per sfuggire a un gruppo di TIE Fighter, ma per la maggior parte orbitano silenziosamente attorno al sole, badando ai propri affari. Eppure, questi due oggetti spaziali non sono sempre così mutuamente esclusivi. Lascia che ti presenti Phaethon, una “cometa di roccia” che sfuma le definizioni tra asteroide e cometa. E lascia che ti dica perché varrà la pena prestare attenzione a questo oggetto affascinante nei prossimi anni.

Phaethon è stato scoperto per caso nel 1983 da due astronomi dell’Università di Leicester, Simon Green e John Davies. Si imbattono in esso mentre analizzavano immagini raccolte da un telescopio spaziale chiamato Satelliti Astronomico Infrarosso (Iras). Poco dopo, altri astronomi riconobbero che Phaethon è la fonte della pioggia annuale di meteore Geminidi, uno dei display meteoritici più luminosi nel calendario terrestre. Ogni dicembre, mentre il nostro pianeta attraversa il sentiero polveroso lasciato da Phaethon, siamo trattati a uno spettacolo brillante mentre i suoi granuli di polvere si bruciano nella nostra atmosfera. Eppure, il comportamento di Phaethon è diverso da quello di altri oggetti responsabili di una pioggia di meteore.

Comportamento strano
A differenza delle comete tipiche che perdono quantità sostanziali di polvere quando si riscaldano vicino al sole, Phaethon non sembra rilasciare abbastanza polvere oggi da giustificare le Geminidi. Questa assenza di emissioni significative di polvere genera un problema interessante. L’orbita di Phaethon lo porta estremamente vicino al sole, molto più vicino a Mercurio, il nostro pianeta più interno. Alla sua massima vicinanza (definita perihelion), la temperatura della sua superficie raggiunge estremi di circa 730 C (1350 F). Ti aspetteresti che un calore così intenso distrugga eventuali materiali volatili presenti sulla superficie di Phaethon. Questo dovrebbe sia esporre strati freschi e non riscaldati e rilasciare enormi volumi di polvere e gas ogni volta che passa vicino al sole, oppure formare una crosta desolata che protegga l’interno ricco di volatili da ulteriori riscaldamenti, con conseguente assenza di rilascio di gas o polvere. Tuttavia, nessuno di questi processi sembra avvenire. Invece, Phaethon continua a mostrare attività cometaria, emettendo gas ma non una nube di polvere accompagnante. Pertanto, non sta perdendo strati. Quindi il mistero è perché la stessa crosta possa ancora emettere gas volatili ogni volta che il sole la riscalda.

Il nostro esperimento
Ho guidato una recente ricerca pubblicata mirata a risolvere questo enigma simulando l’intenso riscaldamento solare che Phaethon subisce durante il suo perihelion. Abbiamo utilizzato frammenti di un raro gruppo di meteoriti chiamati chondriti CM, che contengono argille che gli scienziati ritengono siano simili alla composizione di Phaethon. Li abbiamo riscaldati in un ambiente privo di ossigeno più volte, simulando i cicli caldo-freddo/giorno-notte che si verificano su Phaethon quando è vicino al sole. I risultati sono stati sorprendenti. A differenza di altre sostanze volatili che verrebbero tipicamente perse dopo alcuni cicli di riscaldamento, le piccole quantità di gas solforosi contenuti nei meteoriti sono state rilasciate lentamente, su molti cicli. Questo suggerisce che anche dopo numerosi passaggi ravvicinati al sole, Phaethon ha ancora abbastanza gas per generare attività cometaria durante ogni perihelion. Ma come potrebbe funzionare? La nostra teoria è che quando la superficie di Phaethon si riscalda, i minerali di solfuro di ferro contenuti nel suo sottosuolo si degradano in gas, come il diossido di zolfo. Tuttavia, poiché gli strati superficiali di Phaethon sono relativamente impermeabili, questi gas non possono sfuggire rapidamente. Invece, si accumulano sotto la superficie, ad esempio, in spazi porosi e fessure. Mentre Phaethon ruota, il che richiede poco meno di quattro ore, il giorno si trasforma in notte e il sottosuolo si raffredda. Alcuni dei gas intrappolati possono “riagire” per formare una nuova generazione di composti. Quando la notte si trasforma di nuovo in giorno e il riscaldamento riprende, questi si decompongono e il ciclo si ripete.

Perché questo è importante
Questi risultati non sono solo accademici, ma hanno implicazioni per la missione Destiny+ dell’Agenzia Spaziale Giapponese (Jaxa), che dovrebbe essere lanciata più tardi in questo decennio. Questa sonda spaziale volerà oltre Phaethon e lo studierà utilizzando due fotocamere multispettrali e un analizzatore di polvere. Speriamo che raccolga particelle che offriranno ulteriori indizi sulla composizione di questo oggetto enigmatico. In ogni caso, la teoria del nostro team di ricerca sui processi di emissione di gas di Phaethon sarà cruciale per interpretare i dati. Se avremo ragione, ridefinirà il modo in cui gli scienziati considerano il riscaldamento solare come processo geologico, rendendolo rilevante non solo per le comete, ma anche per gli asteroidi. Crucialmente, Phaethon non è solo. Ci sono circa 95 asteroidi che passano entro 0,20 unità astronomiche (quasi 19 milioni di miglia, o 30 milioni di km) dal sole. Qualunque cosa impareremo da Phaethon potrebbe offrire spunti sul loro comportamento e stabilità a lungo termine. Infine, potresti chiederti come si collega tutto questo alla pioggia di meteore Geminidi. È probabile che Phaethon stesse emettendo polvere molti anni fa. Questo avrebbe prodotto la banda di detriti che crea la pioggia Geminidi ogni volta che le particelle entrano in contatto con l’atmosfera terrestre. Quando parliamo di doni che continuano a dare, è difficile pensare a un esempio migliore.