La sonda spaziale BepiColombo ha effettuato solo rapidi sorvoli di Mercurio, e sta contribuendo a svelare i misteri del campo magnetico che avvolgono il pianeta vicino al Sole. Nel 2026, una missione congiunta dell’Agenzia spaziale europea (ESA) e dell’Agenzia aerospaziale giapponese (JAXA) entrerà in orbita attorno a Mercurio, il pianeta più piccolo del Sistema Solare. Tuttavia, per farlo, la navicella spaziale deve prima effettuare diversi sorvoli di Mercurio, Venere e Terra. Fortunatamente, questi sorvoli si stanno rivelando preziosi per la scienza.
La missione di BepiColombo
Durante un sorvolo di Mercurio nel giugno 2023, BepiColombo ha incontrato diverse caratteristiche del campo magnetico del pianeta. Questo campo forma una bolla protettiva attorno a Mercurio e protegge il pianeta dalle particelle cariche nel vento solare. La dinamica assomiglia a quella della magnetosfera terrestre che protegge il nostro pianeta. Ma gli scienziati sono curiosi di sapere perché il campo magnetico di questo piccolo pianeta interno sia molto più debole del nostro.
Poiché Mercurio è molto più vicino al sole rispetto alla Terra, la sua bolla magnetica subisce un’azione molto più intensa da parte del vento solare. Uno dei compiti principali di BepiColombo sarà quello di investigare questa interazione e le proprietà del campo magnetico di Mercurio. La navicella spaziale costruirà un’immagine dinamica duale dell’ambiente spaziale attorno a Mercurio separandosi in due unità diverse. Il Mercury Planetary Orbiter (MPO) controllato dall’ESA e il Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO) guidato dalla JAXA.
I rapidi sorvoli di Mercurio stanno aiutando gli scienziati a stabilire l’orbita finale di BepiColombo, ma questi passaggi hanno anche fornito agli operatori allettanti indizi sul tipo di scienza che la missione fornirà quando sarà davvero in atto. I sei sorvoli pianificati stanno anche fornendo scorci di Mercurio che non sarebbero possibili dall’orbita. “Questi sorvoli sono rapidi attraversano la magnetosfera di Mercurio in circa 30 minuti, passando nel punto più vicino di avvicinamento 235 km sopra la superficie del pianeta”, ha affermato la ricercatrice Lina Hadid, in una dichiarazione (rif.). “Abbiamo campionato il tipo di particelle, quanto sono calde e come si muovono, il che ci ha permesso di tracciare chiaramente il panorama magnetico durante questo breve periodo”.
Sorprese nella bolla magnetica di Mercurio
Hadid e i colleghi hanno condotto la loro ricerca con l’ausilio della serie di strumenti Mercury Plasma Particle Experiment (MPPE) di BepiColombo, attivi durante il sorvolo del giugno 2023. Il team ha combinato i dati raccolti dall’MPPE con la modellazione computerizzata, svelando le origini delle particelle interagenti e le caratteristiche della bolla magnetica di Mercurio.
“Abbiamo visto strutture attese come il confine ‘shock’ tra il vento solare che scorre liberamente e la magnetosfera. Abbiamo inoltre anche attraversato le corna che fiancheggiano il foglio di plasma, una regione di gas più caldo e denso caricato elettricamente che fuoriesce come una coda nella direzione opposta al Sole”, ha detto Hadid. “Ma abbiamo anche avuto delle sorprese”.
Utilizzando l’analizzatore di spettro di massa di BepiColombo, progettato appositamente per il complesso ambiente spaziale attorno a Mercurio, il team ha visto un confine turbolento dove il vento solare incontra il campo magnetico del pianeta. Ciò è stato indicato da una regione di plasma turbolento con le energie più elevate mai viste su Mercurio. “Abbiamo anche osservato ioni caldi energetici vicino al piano equatoriale e a bassa latitudine intrappolati nella magnetosfera, e pensiamo che l’unico modo per spiegarlo sia tramite una corrente ad anello, un anello parziale o completo, ma questo è un aspetto molto dibattuto”, ha aggiunto Hadid.
Le correnti ad anello
Correnti ad anello come quella che descrive vengono generate quando particelle cariche vengono intrappolate da bolle magnetiche attorno ai pianeti. La corrente ad anello della Terra si trova a un’altitudine di decine di migliaia di miglia sulla sua superficie. La magnetosfera di Mercurio è più compressa contro la sua superficie rispetto a quella della Terra, il che significa che è un enigma come la sua bolla magnetica possa intrappolare particelle a poche centinaia di miglia sopra il pianeta.
Il team ha anche studiato l’interazione diretta tra particelle cariche nel vento solare e nel plasma attorno a Mercurio e allo stesso BepiColombo. Questo processo è complicato dal fatto che quando la navicella è rivolta verso il Sole, viene riscaldata e raffreddata e le particelle cariche più pesanti non possono essere rilevate perché BepiColombo diventa elettricamente carica e le respinge.
Tuttavia, quando BepiColombo scivola nell’ombra di Mercurio, gli ioni freddi in un mare di plasma diventano rilevabili. Ciò ha permesso a BepiColombo di vedere ioni degli elementi ossigeno, sodio e potassio attorno a Mercurio. Il team pensa che queste particelle abbiano avuto origine dalla superficie del piccolo pianeta e siano state lanciate nello spazio da impatti di meteoriti o bombardamenti di vento solare.
Un grossa mole di dati da analizzare
“È come se all’improvviso stessimo vedendo la composizione della superficie ‘esplodere’ in 3D attraverso la sottilissima atmosfera del pianeta, nota come esosfera”, ha affermato nella dichiarazione il responsabile dello strumento MPPE Dominique Delcourt. “È davvero emozionante iniziare a vedere il collegamento tra la superficie del pianeta e l’ambiente del plasma”.
“In questa rara esplorazione dall’alba al tramonto della struttura su larga scala della magnetosfera di Mercurio, abbiamo assaporato la promessa di future scoperte”, ha aggiunto nella dichiarazione Go Murakami, scienziato della JAXA. Questi risultati emergono dal sorvolo di giugno 2023, il che significa che gli scienziati hanno ancora dati raccolti durante il sorvolo di Mercurio del mese scorso da analizzare. Dopo questo, BepiColombo effettuerà i suoi ultimi due sorvoli di Mercurio rispettivamente il 1° dicembre e l’8 gennaio 2025.
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