un asteroide - Cosa e come

Corso di astronomia per tutti
I pianeti interni del Sistema Solare
Sabato 12 Gennaio 2016
Ing. Claudio Costa, Unione Astrofili Italiani
La strada che abbiamo fatto grazie alla tecnologia: una mia ripresa del 1985 su lastra
fotografica dell’ammasso doppio di Perseo (NGC 869 e 884) a circa 8600 anni luce dalla Terra
Nell’immagine, uno dei puntini è un asteroide, cioè un piccolo pianeta orbitante attorno al Sole
a circa la stessa distanza della Terra: sapreste dire qual’è?
«So che sono mortale, e la creatura di un giorno…
Ma quando scopro qualcosa nelle innumerevoli sfere rotolanti delle stelle,
I miei piedi non toccano più la terra: fianco a fianco con Zeus stesso,
bevo la mia coppa d’ambrosia, cibo degli dei…»
Claudio Tolomeo, Trattato Matematico, meglio noto come Almagesto
A quei tempi e fino al 1609 quando Galilei puntò per primo il telescopio al cielo, i pianeti
erano solo punti di luce come le stelle, differendone solo per il movimento chiaramente
visibile sullo sfondo delle costellazioni
Oggi chiamiamo Sistema Solare
l’insieme di corpi celesti
mantenuti in orbita attorno al
Sole dalla forza di gravità
È formato da otto pianeti, dai
rispettivi satelliti naturali, da
cinque pianeti nani e da miliardi
di corpi minori
Questi sono gli asteroidi, in gran
parte ripartiti fra due fasce (la
fascia principale e la fascia di
Kuiper, oltre l’orbita di Nettuno
fino a 50 UA), le comete, le
meteore e la polvere
interplanetaria
Il sistema solare è composto
inoltre dal cosiddetto disco
diffuso e dalla ipotetica nube di
Oort (da 2.000 a 50.000 UA),
luogo di origine di gran parte
delle comete
In ordine di distanza dal Sole,
gli otto pianeti sono:
Mercurio, Venere, Terra,
Marte, Giove, Saturno, Urano
e Nettuno
Attualmente altri cinque
corpi del sistema solare sono
stati classificati come pianeti
nani: Cerere, situato nella
fascia degli asteroidi, e altri
quattro corpi situati al di là
dell'orbita di Nettuno:
Plutone, Haumea, Makemake,
e Eris
Sei dei pianeti e tre dei
pianeti nani hanno in orbita
attorno a essi dei satelliti
naturali; inoltre tutti i pianeti
esterni sono circondati da
anelli planetari composti di
polvere e altre particelle
Si pensa che il Sole e i pianeti si siano
formati da una nebulosa di gas
interstellari in contrazione, circa 4,6
miliardi di anni fa
L'ipotesi di un'origine comune trova
conferma nell'analisi di alcune regolarità
di comportamento dei pianeti, che
ruotano attorno al Sole muovendosi tutti
nello stesso verso e percorrendo orbite
sostanzialmente tutte nello stesso piano
La nebulosa primordiale aveva una
temperatura molto bassa ed era
costituita principalmente da idrogeno,
(75%) elio (24%), una grande varietà di
elementi chimici più pesanti e polveri
Circa 5 miliardi di anni fa al centro della
nebulosa formò una parte più densa e di
conseguenza la nube, sotto la spinta della
gravità, cominciò a contrarsi
In pochi milioni di anni, nella zona
centrale, la densità e la
temperatura aumentarono e si
formò il proto-Sole
Contemporaneamente, la
contrazione causò un aumento
della velocità di rotazione e della
forza centrifuga del sistema
Così la nube si appiattì, assumendo
un aspetto simile a un disco
rotante intorno al Sole
Il collasso gravitazionale della
massa del proto-Sole provocò un
incremento della temperatura
nella zona più centrale dove si
accese il Sole
Poco a poco altri nuclei di
aggregazione divennero i pianeti
che attirarono con la loro gravità
tutto il restante materiale della
nube
4 miliardi e mezzo di anni dopo, nel Sistema Solare
questi sono i pianeti …
Mercurio
È il pianeta più vicino al Sole e il più
piccolo in dimensioni
4879 km
Trattandosi di un
pianeta interno
all’orbita della
Terra, Mercurio
appare sempre
molto vicino al Sole
(al massimo si
discosta di 28,3°), al
punto che i da terra
non è facile
osservarlo
Perché è sempre comunque immerso nel chiarore diffuso della nostra atmosfera sia
all’alba che al tramonto
Mercurio impiega 88 giorni a girare intorno al Sole mentre ruota su se stesso in 59 giorni
Ciò significa che Mercurio ha una risonanza 2:3 tra il periodo di rivoluzione e quello di
rotazione: ogni sei rotazioni, il pianeta di ritrova nello stesso punto dell’orbita attorno al sole
La sua superficie è
ricoperta di
crateri, anche a
causa della
mancanza di
un'atmosfera che
possa attutire gli
impatti meteorici o
coprirne le tracce;
per questo il suo
aspetto ricorda da
vicino quello della
Luna
La ridotta distanza
di Mercurio dal
Sole e l'assenza di
atmosfera lo
rendono un pianeta
con una grande
escursione termica,
con temperature
superiori a 350 °C
nella zona esposta
al sole, mentre nella
parte in ombra
arrivano a -170 °C
Inoltre l'insolazione
media della
superficie è pari a
circa 6 volte e
mezzo quella della
Terra
Bacino Caloris
1500 km
Mercurio, come Venere che lo fa più raramente, transita 13 o 14 volte per secolo davanti al Sole
L’ultimo transito è avvenuto nel 2006 e il prossimo avverrà il 9 maggio 2016
Venere
È il secondo pianeta in
ordine di distanza dal
Sole, con un periodo
orbitale intorno al Sole di
224,7 giorni
Ripresa dell’Ultraviolet
Imager della sonda
AKATSUKI, il 7 Dicembre
2015 alla distanza di circa
72,000 km
12103 km
La sonda fallì l’immissione
in orbita nel 2010, ma ci è
riuscita cinque anni dopo
È l’astro più luminoso, dopo il Sole e la Luna raggiungendo quasi 14 volte la luminosità di Sirio
Venere è visibile poco prima dell'alba o poco dopo il tramonto, e per questa ragione è spesso
chiamata la "Stella del Mattino" o la "Stella della Sera"
Venere, essendo un
pianeta interno
all’orbita della
Terra intorno al
Sole presenta le
fasi come la Luna e
come Mercurio
La rotazione di Venere è retrograda e molto lenta: un giorno dura circa 243 giorni terrestri
La causa è forse in un impatto con un grosso asteroide
A causa della rotazione retrograda, il moto apparente del Sole è opposto a quello terrestre;
quindi, chi si trovasse su Venere, vedrebbe l'alba a ovest e il tramonto a est
Come Mercurio, Venere
transita talvolta davanti al
Sole
Il transito di Venere sul
Sole è un fenomeno
piuttosto raro che avviene
con varia periodicità ed è
caratterizzato da un ciclo
stabile di 243 anni
Di recente abbiamo avuto
due transiti:
• 8 giugno 2004
• 6 Giugno 2012
Per i prossimi bisognerà
attendere:
• 11 Dicembre del 2118
• 8 Dicembre del 2125
Il recente transito del 5-6 Giugno 2012
Venere è il pianeta più caldo del sistema solare, con oltre 470° C, non ha satelliti o anelli e ha
un campo magnetico debole
A volte è definito il "pianeta gemello" della Terra, poiché i due mondi sono molto simili per
dimensioni e massa
Tuttavia, a dispetto di queste somiglianze, le condizioni sulla superficie venusiana sono molto
differenti da quelle terrestri, a causa della spessa atmosfera di biossido di carbonio che ne
costituisce il 96,5% , mentre il restante 3,5% è composto soprattutto da azoto
In effetti Venere ha l'atmosfera più
densa tra tutti i pianeti terrestri; la
notevole percentuale di biossido di
carbonio è dovuta al fatto che Venere
non ha un ciclo del carbonio per
incorporare
nuovamente
questo
elemento nelle rocce e nelle strutture
di superficie, né una vita organica che
lo possa assorbire in biomassa
È proprio il biossido di carbonio ad aver
generato un potentissimo effetto serra
a causa del quale il pianeta è divenuto
così caldo che si ritiene che gli antichi
oceani di Venere siano evaporati,
lasciando una superficie desertica con
molte formazioni rocciose
Il vapor acqueo si è poi dissociato a
causa
dell'alta
temperatura
e
l'idrogeno è stato diffuso nello spazio
interplanetario dal vento solare
La pressione atmosferica sulla superficie del pianeta è pari a 92 volte quella della Terra, ed è
data, appunto, per la maggior parte dal biossido di carbonio e da altri gas serra
Il pianeta è inoltre ricoperto da un opaco strato di nuvole contenenti acido solforico,
altamente riflettenti, che, insieme alle nubi dello strato inferiore, impediscono alla sua
superficie di essere visibile dallo spazio; questa impenetrabilità ha originato molteplici
discussioni, perdurate fino a quando i segreti del suolo di Venere furono rivelati dalla missione
Magellano con il radar a bordo
Le uniche Immagini a colori della superficie di Venere trasmesse dalla sonda Venera 13 nel 1982
La sonda Magellano ha potuto realizzare
«immagini» della superficie tra cui circa
un migliaio di crateri di meteoriti,
mentre circa l'80% della superficie di
Venere è formata da lisce pianure
vulcaniche
Il resto è costituito da due altipiani
definiti continenti: il continente più a
nord è chiamato Ishtar Terra che ha
circa le dimensioni dell'Australia
I Monti Maxwell, il più alto massiccio
montuoso su Venere, si trovano su
Ishtar Terra: nel punto più alto i monti
raggiungono gli 11 km al di sopra
dell'altezza media della superficie del
pianeta
Il continente a sud è chiamato
Aphrodite Terra e ha circa le dimensioni
del Sud America: la maggior parte di
questo continente è ricoperta da un
intrico di fratture e di faglie
Marte
È il quarto
pianeta in
ordine di
distanza dal
Sole e l'ultimo
dei pianeti di
tipo terrestre
6800 km
Viene chiamato il
Pianeta rosso, a
causa del suo colore
caratteristico
dovuto alle grandi
quantità di ossido
di ferro che lo
ricoprono
Pur presentando un'atmosfera molto rarefatta e temperature medie superficiali piuttosto
basse (tra -140 °C e 20 °C), è, tra i pianeti, quello più simile alla Terra
Infatti presenta inclinazione dell'asse di rotazione e durata del giorno simili a quelle terrestri;
inoltre la sua superficie presenta formazioni vulcaniche, valli, calotte polari e deserti sabbiosi,
oltre a formazioni geologiche che suggeriscono la presenza, in un lontano passato, di acqua
liquida
Fu solo sul finire del XIX
secolo il miglioramento della
tecnologia dei telescopi
permise di ottenere una
visione abbastanza nitida da
distinguere le caratteristiche
del suolo marziano
Il 5 settembre 1877 si
verificò un'opposizione
perielica e in quell'anno
l'astronomo italiano Giovanni
Schiaparelli, realizzò la prima
mappa dettagliata di Marte, la
cui nomenclatura è tutt'oggi
quella ufficiale
Ne risultarono strutture che
l'astronomo definì "Canali" (in
seguito venne dimostrato che
si trattava di illusioni ottiche)
in quanto la superficie del
pianeta presentava diverse
lunghe linee alle quali egli
attribuì nomi di celebri fiumi
terrestri
L'errata traduzione in inglese del
termine "canali" usato nei lavori
di Schiaparelli (venne usato il
termine "canal" - canale
artificiale - piuttosto che
"channel", generico), portò il
mondo scientifico a credere che
su Marte vi fossero canali
artificiali, mentre
effettivamente lo scienziato
aveva solo parlato di grandi solchi
sulla superficie
Influenzato da queste traduzioni,
l'americano Percival Lowell fondò
un osservatorio astronomico, il
Lowell Observatory, dotato di un
telescopio di 300 e 450 mm che
venne usato nella particolarmente
favorevole opposizione del 1894 e
nelle successive
Per lungo tempo si ritenne
che Marte fosse un
pianeta coperto di
vegetazione e alcuni mari:
i cambiamenti stagionali di
Marte infatti causavano
una riduzione delle
calotte polari d'estate e
creavano ampie macchie
scure sulla sua superficie
Le aspettative del grande
pubblico vennero
disattese quando, nel
1965, la sonda Mariner 4
raggiunse per la prima
volta il pianeta, rilevando
solo crateri
La superficie del pianeta appare infatti fortemente craterizzata, a causa della quasi totale
assenza di agenti erosivi in grado di modellare le strutture; inoltre, la bassissima densità
dell'atmosfera non è in grado di consumare buona parte dei meteoriti, che quindi raggiungono il
suolo con maggior frequenza che non sulla Terra
Fra le
formazioni
geologiche più
notevoli di
Marte si
segnalano
l'Olympus
Mons, il
vulcano più
grande del
sistema solare
(alto 27 km)…
E le Valles Marineris (così battezzate in onore della sonda spaziale Mariner 9) sono un vasto
sistema di valli situate nei pressi
Nel loro complesso, le valli raggiungono i 4000 km di lunghezza, i 700 km di larghezza ed una
profondità massima di 7 km; si tratta di un complesso di fratture geologiche dieci volte più
lungo, sette volte più largo e sette volte più profondo del Gran Canyon
È la più grande struttura conosciuta di questo tipo, e si estende per circa un quarto della
circonferenza di Marte
Attualmente la presenza di acqua
allo stato liquido è impossibile su
Marte a causa della sua pressione
atmosferica eccessivamente bassa
(salvo in zone di elevata
depressione e per brevi periodi di
tempo)
Il ghiaccio d'acqua però è
abbondante: i poli marziani infatti
ne sono ricoperti e lo strato di
permafrost si estende fino a
latitudini di circa 60°
Se si sciogliessero le calotte
polari, l'intero pianeta verrebbe
sommerso da uno strato d'acqua
profondo 11 metri
Il primo atterraggio di sonde
automatiche avvenne nel 1976,
con le missioni Viking I e II, ma
nel laboratorio a bordo non
vennero rilevate tracce di vita o
di composti organici in superficie
Grazie alla missione Mars Global Surveyor, terminata verso la fine del 2006, si sono ottenute
mappe molto dettagliate dell'intera superficie di Marte
La missione Mars Pathfinder col rover Sojourner del 1997
rivelò molti particolari della zone in cui atterrò
Poi nel 2004 arrivano i due rover Spirit e Opportunity
E nel 2011 il rover Curiosity tuttora
funzionante
Deimos
15 × 12.2 × 10.4 km
Phobos
26.8 × 22.4 × 18.4 km
I due satelliti di Marte sono probabilmente asteroidi catturati al pianeta: un asteroide
(a volte chiamato pianetino) è infatti un corpo celeste simile per composizione a un
pianeta terrestre ma più piccolo, e generalmente privo di una forma sferica
243 Ida e la sua luna Dactyl, il primo
satellite di un asteroide ad essere
stato scoperto
__________________________
30 km
Ha in genere un diametro inferiore al chilometro, anche se non mancano corpi di grandi
dimensioni, giacché tecnicamente anche i corpi particolarmente massicci recentemente
scoperti nel Sistema solare esterno sono da considerarsi asteroidi
Si pensa che gli asteroidi siano residui del
disco proto-planetario che non sono stati
incorporati nei pianeti, durante la formazione
del sistema solare
Eros
33×13×13 km
La maggior parte
degli asteroidi si
trovano nella fascia
principale
Hanno spesso
orbite
caratterizzate da
un'elevata
eccentricità
L'asteroide più grande del sistema solare interno è Cerere, con un diametro di circa
1000 km; seguono Pallade e Vesta, entrambi con diametri sui 500 km; i tre sono anche gli
unici asteroidi di forma approssimativamente sferica della fascia principale
Gli oggetti della Fascia Principale non poterono riunirsi a formare un pianeta, a causa delle
forti perturbazioni gravitazionali del vicino pianeta Giove; queste stesse perturbazioni sono
all'origine delle cosiddette lacune di Kirkwood, zone vuote dalla fascia dove gli asteroidi non
possono orbitare, in quanto si troverebbero in risonanza orbitale con Giove e ne verrebbero
presto espulsi
In una prima fase i minuscoli corpi solidi si
aggregarono per formare i mattoncini dei
pianeti, ma nella zona oltre Marte, a causa
degli effetti delle risonanze gravitazionali
con la massa di Giove, furono impedite le
formazioni di corpi con diametro superiore a
1000 chilometri
10 km
I corpuscoli che non riuscirono ad essere
inglobati all'interno dei pianeti in formazione
divennero asteroidi, e tra essi i più grandi
raggiunsero una temperatura sufficiente per
consentire una differenziazione chimica; la
conseguenza fu che in alcuni di essi si formò
l'acqua, in altri fenomeni vulcanici
Grazie all'interferenza di Giove sulle orbite
primarie degli asteroidi aumentarono
gradualmente le loro collisioni, che portarono
a numerose distruzioni e mutilazioni dalle
quali sopravvissero i corpi più grandi, mentre
altri corpuscoli furono proiettati fuori dal
sistema solare
951 Gaspra, il primo
asteroide ad essere
fotografato in modo
ravvicinato
Dalla scoperta del primo
asteroide Cerere, il 1 Gennaio
1801, oltre 170 000 asteroidi
sono già stati numerati e
catalogati, e probabilmente
altre centinaia di migliaia
(alcune stime superano il
milione) attendono ancora di
essere scoperti
Numerosi oggetti asteroidali
del sistema solare esterno
quali Eris, Sedna, Orco,
Quaoar, Issione e Varuna,
sono più grandi di Cerere
Con questo strumento Piazzi eseguì le misure per compilare un
catalogo stellare e scoprì, nel 1801, il primo asteroide, Cerere
Cerere è un caso raro fra gli
asteroidi, poiché le sue
dimensioni e la sua massa sono
sufficienti a dargli una forma
quasi sferica
L'unico altro asteroide
conosciuto di questo tipo è
Vesta
950 km
Alcuni indizi suggeriscono che la
superficie di Cerere sia relativamente
calda e che l'asteroide possa
possedere una tenue atmosfera e
brina
La temperatura massima (con il Sole
allo zenit) è di -38° C
Recenti studi suggeriscono che
l'interno di Cerere sia differenziato;
osservazioni supportate da modelli
computerizzati suggeriscono la
presenza di un nucleo roccioso
ricoperto da un mantello ghiacciato
Cerere rapportato alla Luna
Il mantello, spesso 120-160 km,
potrebbe contenere un volume
d'acqua pari a 200 milioni di
chilometri cubici, molto più della
quantità complessiva di acqua dolce
presente sulla Terra
Vesta è il secondo pianetino come massa della
fascia di asteroidi, con un diametro medio pari
a circa 530 chilometri e una massa stimata
pari al 12% di quella dell'intera fascia
Le sue dimensioni e la sua superficie
insolitamente brillante fanno di Vesta
l'asteroide in assoluto più luminoso e talvolta
l'unico visibile a occhio nudo dalla Terra (oltre
a Cerere, in circostanze visive eccezionali)
Anche la forma di Vesta è quella di uno
sferoide oblato
La caratteristica superficiale più prominente è un
enorme cratere (chiamato Rea Silvia) con un diametro
pari a 460 chilometri situato vicino al polo sud
dell'asteroide: la sua larghezza è pari all'80%
dell'intero diametro di Vesta
Un picco centrale si innalza per 18 chilometri dal
fondo del cratere
Si è stimato che nell'impatto generatore sia stato
asportato circa l'1% dell'intero volume di Vesta, ed è
probabile che la famiglia di asteroidi di tipo V siano i
prodotti di questa collisione
Se questo è vero, allora il fatto che siano
sopravvissuti al bombardamento fino a oggi frammenti
di 10 km appartenenti alle suddette classi indica che il
cratere ha soltanto un miliardo di anni di età o meno
Alcuni asteroidi, come 9969 Braille, intersecano con la loro orbita quella della Terra (Near
Earth Object, NEO o Near Earth Asteroid, NEA )
Gli asteroidi Near-Earth (NEA) sono asteroidi la
cui orbita è vicina a quella della Terra
Alcuni di essi costituiscono un pericolo perché le
loro orbite intersecano quella terrestre
Sono noti circa 3000 asteroidi Near-Earth, con
dimensioni fino a circa 32 km (1036 Ganymed)
Il numero totale potrebbe essere di qualche
decina di migliaia, di cui più di 2000 con diametro
superiore ad un chilometro
Questi asteroidi possono sopravvivere nelle loro
orbite solo per un periodo che varia da 10 a 100
milioni di anni: prima o poi tendono ad essere
eliminati a causa di decadimenti orbitali, collisioni
con pianeti interni o possono essere scaraventati
fuori dal sistema solare a seguito di un passaggio
ravvicinato con un pianeta
L'attenzione relativa alla probabilità di eventuali futuri impatti
con asteroidi che incrociano l'orbita terrestre è stata
aumentata dalla generale condivisione dell'ipotesi Alvarez che
spiega l'estinzione del Cretaceo-Terziario con un impatto tra la
Terra ed un grande asteroide o cometa
Inoltre la minaccia di un impatto è stata enfatizzata dalla
spettacolare collisione della cometa Shoemaker-Levy 9 con
Giove il 16 luglio 1994
Il 23 marzo 1989, l'asteroide 4581 Asclepius di tipo Apollo
(1989 FC) mancò la Terra di 684.000 km, passando nell'esatto
punto dove era la Terra solo 6 ore prima
Gli asteroidi con diametro di 1 km si scontrano con la Terra
statisticamente ogni milione di anni, mentre grandi collisioni con
oggetti di 5 km accadono approssimativamente ogni dieci milioni
di anni
Piccole collisioni, equivalenti a 1 chilotone, avvengono circa ogni
mese e ce ne accorgiamo solo se avvengono su zone abitate
(ricordate l’evento russo?)
Un numeroso gruppo di asteroidi,
oltre un migliaio, è costituito dai
cosiddetti «Troiani»
Sono suddivisi in due gruppi: uno
precede Giove di 60 gradi nella
sua orbita e l'altro lo segue ad
una medesima distanza angolare
In altre parole, i troiani
occupano due dei cinque punti
lagrangiani del sistema SoleGiove dove le orbite sono stabili
Gruppi simili di asteroidi, molto
più piccoli e meno numerosi, sono
stati scoperti anche nei punti
lagrangiani del sistema SoleMarte e del sistema SoleNettuno