Informazioni sulle comete

Quali sono le diverse parti di una cometa?
Ogni cometa ha un nucleo, una massa centrale stabile e porosa di ghiaccio, gas e polvere che spesso è grande da 1 a 10 chilometri. Il ghiaccio è composto da quantità variabili di acqua, anidride carbonica, ammoniaca e metano. La polvere può contenere idrogeno, ossigeno, carbonio, azoto, silice e alcuni metalli. Il nucleo può avere tracce di idrocarburi.

Nucleo della cometa Halley dal Progetto Giotto, Agenzia Spaziale Europea. Notare i getti di gas che fuoriescono dalla superficie. Immagine astronomica del giorno

Quando le comete si avvicinano al nostro Sole, si riscaldano e il ghiaccio comincia a sublimare (passare da un solido direttamente a un gas). Il gas (vapore acqueo, monossido di carbonio, anidride carbonica e tracce di altre sostanze) e la polvere formano una “atmosfera” intorno al nucleo chiamata “coma”. Il materiale del coma viene spazzato nella coda.

Quando le comete si avvicinano al Sole, sviluppano code di polvere e gas ionizzato. Le comete hanno due code principali, una coda di polvere e una coda di plasma. La coda di polvere appare giallo-biancastra perché è composta da minuscole particelle – circa la dimensione delle particelle di fumo – che riflettono la luce del sole. Le code di polvere sono tipicamente lunghe da 1 a 10 milioni di chilometri (circa 600.000 a 6 milioni di miglia). La coda di plasma è spesso blu perché contiene ioni di monossido di carbonio. La luce ultravioletta solare rompe le molecole di gas, facendole brillare. Le code di plasma possono estendersi per decine di milioni di chilometri nello spazio. Raramente, sono lunghe fino a 150 milioni di chilometri (quasi 100 milioni di miglia). Una terza coda di sodio è stata osservata sulla cometa Hale-Bopp.

Le comete sono avvolte da un’ampia e sottile (rada) nube di idrogeno che può estendersi per milioni di chilometri. Questo involucro non può essere visto dalla Terra perché la sua luce è assorbita dalla nostra atmosfera, ma è stato rilevato da veicoli spaziali.

Come si chiamano le comete?
Le comete prendono il nome dalla persona che per prima ne riporta la scoperta. Per esempio, la cometa Halley prende il nome da Edmund Halley, che determinò che le comete osservate nel 1531, 1607 e 1682 avevano essenzialmente le stesse orbite e quindi erano una sola cometa. Sulla base dei suoi calcoli, predisse correttamente il ritorno della cometa nel 1758, ma purtroppo non visse per vedere la cometa Halley. A volte più di una persona segnala una nuova cometa nello stesso momento. In tal caso, i nomi vengono combinati – come nei casi della Cometa Hale-Bopp o della Cometa Shoemaker-Levy.

Quanto sono grandi le comete?
Il nucleo di una cometa è tipicamente largo da 1 a 10 chilometri (0,6 a 6 miglia). La coda, tuttavia, può estendersi per decine di milioni di chilometri.

Di cosa sono fatte le comete?
La maggior parte delle nostre informazioni deriva dallo studio degli spettri delle diverse comete. Gli scienziati studiano la luce riflessa dalle diverse parti di una cometa. I gas contengono diversi elementi. Ogni elemento (come l’idrogeno), molecola (come l’acqua) o ione (un elemento o molecola elettricamente carica) ha un modello distinto di emissione o assorbimento che può essere determinato in laboratorio; questo modello è noto come il suo spettro. Abbinando i modelli tra le misure di laboratorio e le osservazioni della cometa, gli scienziati possono determinare la composizione della cometa.

Ogni cometa è fatta degli stessi ingredienti di base: ghiaccio e polvere. Tuttavia, le comete probabilmente variano in quanta parte del ghiaccio è ghiaccio d’acqua e quanta parte è ghiaccio fatto di altre sostanze, come metano, ammoniaca e anidride carbonica. Le comete variano anche nei diversi tipi di oligoelementi e idrocarburi presenti.

Diverse missioni spaziali, come la missione Giotto dell’Agenzia Spaziale Europea, hanno esplorato le comete e fornito immagini dettagliate della loro superficie. Alcune missioni sono destinate a campionare le comete. Dopo un rendez-vous di successo con la cometa Wild 2, la missione Stardust della NASA restituirà campioni di polvere e gas della cometa alla Terra nel gennaio 2006. La missione Deep Impact della NASA incontrerà la cometa Tempel 1 nel luglio 2005, e rilascerà un proiettile sulla superficie della cometa per scavare un buco ed esporre una superficie fresca sul nucleo. La navicella raccoglierà dati sulle emissioni della cometa e li trasmetterà agli scienziati sulla Terra. Anche se i dati di queste missioni proverranno solo da poche comete e potrebbero non essere rappresentativi, i dati miglioreranno notevolmente la nostra comprensione della composizione delle comete.

Come sono i percorsi orbitali delle comete?
In base alle osservazioni di come le comete si muovono nel cielo, gli scienziati hanno determinato che le comete viaggiano intorno al nostro Sole in orbite altamente ellittiche (di forma ovale). Il tempo necessario per compiere un’orbita completa è chiamato periodo della cometa. I periodi delle comete vanno tipicamente da pochi anni a milioni di anni.

Da dove vengono le comete?
Le comete si dividono in comete di breve periodo e comete di lungo periodo. Le comete di breve periodo – come la cometa Halley – ruotano intorno al nostro Sole in orbite che durano meno di 200 anni. I loro percorsi orbitali sono vicini allo stesso piano dell’orbita della Terra e degli altri pianeti, e orbitano intorno al nostro Sole nella stessa direzione dei pianeti. Sulla base di queste caratteristiche orbitali, si ritiene che le comete a breve periodo abbiano origine nella fascia di Kuiper, una regione a forma di disco che si estende oltre Nettuno. La fascia di Kuiper contiene piccoli corpi planetari ghiacciati, solo alcuni dei quali sono stati fotografati. Questi sono gli “avanzi” della prima formazione del sistema solare. Occasionalmente l’orbita di un oggetto della fascia di Kuiper sarà disturbata dalle interazioni dei pianeti giganti in modo tale che avrà un incontro ravvicinato con Nettuno e sarà scagliato fuori dal sistema solare o spinto in un’orbita all’interno del nostro sistema solare.

Le comete di lungo periodo – come la cometa Hale-Bopp o la cometa Hyakutake – impiegano più di 200 anni per orbitare intorno al nostro Sole. Il loro percorso orbitale è casuale in termini di direzione e piano dell’orbita. In base ai calcoli dei loro percorsi osservati, si ritiene che le comete di lungo periodo abbiano origine nella nube di Oort. La nube di Oort è un involucro sferico che può estendersi per 30 trilioni di chilometri (circa 20 trilioni di miglia) oltre il nostro Sole. Gli oggetti della nube di Oort non sono mai stati fotografati.

Cosa succede quando una cometa si avvicina al nostro Sole?
Nelle fredde zone più lontane del nostro sistema solare, nella fascia di Kuiper e nella nube di Oort, le comete sono essenzialmente solo piccoli pezzi di ghiaccio e polvere. Le comete sono quasi invisibili, tranne quando si avvicinano al nostro Sole.

Quando una cometa si avvicina al nostro Sole, comincia a riscaldarsi e il ghiaccio comincia a sublimare – a passare da solido a gas senza stadio liquido. Una parte della polvere viene lasciata indietro mentre il ghiaccio sublima. Essa forma una crosta scura e protettiva sulla superficie del nucleo e rallenta la fusione. In alcuni punti lo strato protettivo è più sottile, e getti di gas lo attraversano. Il gas e la polvere formano la nube del coma.

Il nostro Sole emette un vento solare, un flusso costante di gas e particelle (soprattutto protoni ed elettroni) che scorre verso l’esterno a 350 chilometri (circa 220 miglia) al secondo. La luce solare e il vento solare spazzano la polvere e il gas del coma in code di coda. Poiché la luce solare e il vento solare fluiscono sempre verso l’esterno della superficie del Sole, le code puntano sempre lontano dal Sole, indipendentemente dalla direzione in cui la cometa si muove nella sua orbita. Questo significa che le code possono trovarsi davanti alla cometa mentre la cometa si allontana dal nostro Sole nel suo ritorno verso la parte esterna della sua orbita.

Si sviluppano due code distinte – la coda di plasma e la coda di polvere. Le diverse forme e angoli delle code sono causate dal modo in cui le diverse particelle sono influenzate dal nostro Sole. La coda di plasma, più sottile e lunga, forma una linea retta che si estende dalla cometa. Le particelle in questa coda di ioni sono elettricamente cariche e vengono spinte via dal nostro Sole dal vento solare. La coda di polvere più corta è leggermente curva. Le particelle più grandi nella coda di polvere non hanno una carica elettrica e non sono influenzate dal vento solare. Invece, le particelle di polvere sparse dalla cometa sono respinte dalla forza della luce solare e “restano indietro” rispetto alla cometa nel suo movimento intorno al nostro Sole.

Le code delle comete diventano più lunghe e più impressionanti man mano che la cometa si avvicina al nostro Sole. Man mano che la cometa si avvicina al nostro Sole, diventa più calda e il materiale viene rilasciato più rapidamente, producendo una coda più grande. Gli scienziati stimano che una cometa perde tra lo 0,1 e l’1% della sua massa ogni volta che orbita intorno al nostro Sole.

Cosa succede quando la Terra passa attraverso il percorso di una cometa?
Le piogge di meteoriti si verificano quando la Terra passa attraverso la scia di polvere e gas lasciata da una cometa lungo la sua orbita ellittica. Le particelle entrano nell’atmosfera terrestre e la maggior parte brucia in un vivace spettacolo di luci – una pioggia di meteoriti. Alcune piogge di meteoriti, come le Perseidi in agosto e le Leonidi in novembre, si verificano ogni anno quando l’orbita della Terra la porta attraverso il percorso di detriti lasciato lungo l’orbita della cometa. Le scie della cometa Halley sono responsabili della pioggia di meteoriti delle Orionidi. Per le prossime piogge di meteoriti e i suggerimenti di osservazione, esplora l’elenco di StarDate delle piogge di meteoriti dell’anno.

Perché gli scienziati sono interessati alle comete?
Gli scienziati pensano che le comete si siano formate con i nostri pianeti 4,5 miliardi di anni fa, quindi contengono importanti indizi sui materiali e sui processi del nostro sistema solare primitivo. Gli scienziati sperano di imparare ancora di più sulle comete con le missioni della NASA come Stardust e Deep Impact e la missione Rosetta dell’Agenzia Spaziale Europea.

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