Tra il 2011 e il 2018, la missione Dawn della NASA ha condotto osservazioni approfondite di Ceres e Vesta, i più grandi corpi principali della Fascia degli Asteroidi. Lo scopo della missione era quello di affrontare domande relative alla formazione del Sistema Solare, poiché gli asteroidi rappresentano materiale residuo di questo processo, iniziato circa 4,5 miliardi di anni fa. Ceres e Vesta sono state scelte perché Ceres è per lo più composta di ghiaccio, mentre Vesta è principalmente rocciosa. Durante gli anni di orbita intorno a questi corpi, Dawn ha rivelato diverse caratteristiche interessanti sulle loro superfici.
Tra queste, ci sono flussi misteriosi simili a quelli osservati su altri corpi privi di atmosfera, come il satellite europeo di Giove. In un studio recente, Michael J. Poston, un ricercatore del Southwest Research Institute (SWRI), ha collaborato con un team del Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA per tentare di spiegare la presenza di queste caratteristiche. Nel documento che descrive i loro risultati, hanno delineato come le condizioni post-impatto possano temporaneamente produrre salamoia liquida che fluisce lungo la superficie, creando gully curve e depositando ventagli di detriti lungo le pareti dei crateri d’impatto.
Michael J. Poston, il principale autore dello studio, è il Capogruppo degli Studi di Laboratorio (Scienza Spaziale) presso il SwRI. È stato affiancato da un team di ricercatori della NASA JPL presso il California Institute of Technology (Caltech) e dagli Airborne Snow Observatories, inclusa Jennifer Scully – un geologo planetario della NASA JPL e un Associato del team scientifico della missione Dawn. Il documento che descrive le loro scoperte, “Esame Sperimentale delle Tempistiche della Salamoia e dell’Acqua dopo un Impatto su Mondi Privati di Atmosfera,” è stato pubblicato il 21 ottobre nel Planetary Science Journal.
Il planetoide Vesta è stato studiato dalla sonda Dawn tra luglio 2011 e settembre 2012. Credito: NASA. I corpi privi di atmosfera sono frequentemente colpiti da asteroidi, meteoriti e altri detriti che formano crateri da impatto e causano la formazione di atmosfere temporanee sopra di loro. Su corpi ghiacciati o quelli con sufficiente quantità di elementi volatili (possibilmente sotto la superficie), questo innescherà fuoriuscite temporanee di acqua liquida. Tuttavia, l’acqua e altri volatili (come ammoniaca, anidride carbonica, metano, ecc.) perderanno stabilità in condizioni di forte vuoto. Per il loro studio, il team ha cercato di esaminare per quanto tempo il liquido potrebbe potenzialmente fluire sulle superfici dei corpi privi di atmosfera (come Ceres e Vesta) prima di rifrigerarsi.
A tal fine, hanno simulato le pressioni che il ghiaccio su Vesta sperimenta dopo un impatto meteoritico e quanto tempo occorrerebbe per il liquido rilasciato dal sottosuolo per rifrigersi. “Volevamo indagare sulla nostra idea precedentemente proposta che il ghiaccio sotto la superficie di un mondo privo di atmosfera potesse essere scavato e fuso da un impatto e poi fluire lungo le pareti del cratere d’impatto per formare caratteristiche superficiali distintive,” ha dichiarato Scully in un recente comunicato stampa del SwRI.
Per farlo, il team ha posizionato contenitori campione riempiti di liquido in una camera di prova modificata presso il NASA JPL per simulare le rapide diminuzioni di pressione che si verificano dopo un impatto su corpi privi di atmosfera. In questo modo, sono stati in grado di simulare come il liquido si comporta mentre l’atmosfera temporanea creata da un impatto si dissolve. Secondo i loro risultati, la caduta di pressione è avvenuta così rapidamente che i liquidi di prova si sono espansi immediatamente e drasticamente, espellendo materiale dai contenitori campione. Come ha spiegato Poston:
“Attraverso i nostri impatti simulati, abbiamo scoperto che l’acqua pura si congelava troppo rapidamente in un vuoto per avere un impatto significativo, ma le miscele di sale e acqua, o salamoia, rimanevano liquide e fluide per un minimo di un’ora. Questo è sufficiente perché la salamoia destabilizzi i pendii sulle pareti del cratere su corpi rocciosi, causando erosione e frane, e potenzialmente formi altre caratteristiche geologiche uniche trovate su lune ghiacciate.”
Questa immagine del cratere Cornelia su Vesta mostra depositi lobati (a destra) e gully curvilinei (indicati dalle frecce bianche, a sinistra). Credito: SwRI/NASA JPL-Caltech/Poston et al. (2024) Queste scoperte potrebbero aiutare a spiegare le origini di caratteristiche simili su altri corpi privi di atmosfera, come le pianure lisce d’Europa e la caratteristica simile a un ragno nel cratere d’impatto Manannán (che è dovuta all’esistenza di “ghiaccio sporco” insieme a “ghiaccio d’acqua puro”). Potrebbero anche fare luce sui processi post-impatto su corpi con atmosfere molto sottili, come Marte. Questo include le sue gully, che presentano caratteristiche scure che fluiscono verso il basso, e depositi di detriti a forma di ventaglio che si formano in presenza di acqua in movimento. Infine, lo studio potrebbe sostenere l’esistenza di acqua sotterranea in altri ambienti inospitali in tutto il Sistema Solare.
“Se i risultati sono coerenti su questi corpi aridi e privi di atmosfera o con atmosfere sottili, dimostrano che l’acqua esisteva su questi mondi nel passato recente, suggerendo che l’acqua potrebbe ancora essere espulsa da impatti,” ha detto Poston. “Potrebbe esserci ancora acqua da trovare.” Questo potrebbe avere profonde implicazioni per future missioni su questi corpi, inclusa la missione Europa Clipper della NASA, lanciata il 14 ottobre 2024, che stabilirà un’orbita attorno a Europa entro aprile 2030.
Ulteriori letture: SwRI, The Planetary Science Journal