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L’orizzonte spaziale: la ricerca scientifica corre veloce

Individuati le dimensioni del nucleo di Marte ed il campo magnetico vorticoso di un buco nero

Orizzonte spaziale

La ricerca sull’orizzonte spaziale corre veloce, velocissima. Nelle ultime settimane sono state pubblicate una serie di notizie sulle scoperte che scienziati di tutto il mondo hanno svelato. Protagonisti Marte – il pianeta Rosso – ed il buco nero M87. Vediamole una per una.

Orizzonte spaziale: il nucleo di Marte

Lanciata nello spazio nel 2018, la sonda spaziale InSight della Nasa è stata inviata su Marte con l’obiettivo di scoprire quanto più possibile sul sottosuolo marziano. In realtà le difficoltà per il robot non sono state poche, come ci racconta Alexandra Witze in questo articolo[1] apparso sulla rivista scientifica Nature.

InSight è una sonda che sfrutta la sismologia, ossia quella parte della geofisica che studia i fenomeni sismici, per determinare le dimensioni del nucleo di Marte e la composizione dei vari strati del sottosuolo. La sonda, dunque, è stata posizionata vicino all’equatore marziano con l’obiettivo di rilevare quelli che vengono definiti simpaticamente marzotti, ossia i terremoti marziani.

In due anni circa di attività ne sono stati rilevati circa 500, quindi, in base alle statistiche, il pianeta rosso risulta essere meno attivo della Terra ma più della Luna. Perlopiù si è trattato di fenomeni tellurici di non forte entità: la maggior parte di quelli utili alle rilevazioni degli scienziati era compresa tra i 2 ed i 4 gradi di magnitudo.

Sulla base di queste misurazioni gli scienziati sono riusciti a stimare le dimensioni del nucleo marziano: il suo raggio dovrebbe essere incluso in un intervallo compreso tra 1810 e 1860 chilometri, all’incirca la metà di quello terrestre. InSight, dunque, andrebbe a screditare alcune ipotesi passate che lo ritenevano più grande di quanto appaia oggi. Inoltre, da ciò è possibile dedurre che il nucleo sia meno denso del previsto e composto principalmente di ossigeno, ferro e zolfo.

Come si è evoluto Marte nei millenni?

La sonda statunitense è stata in grado di fornire questi dati basandosi sulle onde sismiche che rimbalzano sul confine profondo tra mantello e nucleo. InSight, infatti, raccoglie i dati grazie ad un cavo che dovrebbe essere seppellito sotto la terra ma la superficie si è rivelata essere più coriacea del previsto e le rilevazioni possono essere effettuate solamente di notte, quando i venti marziani sono meno intensi.

Questo ha limitato gli scienziati ma non ha comunque impedito loro di scoprire molto sulla natura geologica di Marte. Marte, come la Terra, è suddiviso in crosta, mantello e nucleo. Si è stimato che le dimensioni del mantello superiore dovrebbero essere di circa 700-800 chilometri e che al suo interno dovrebbe esserci, per una parte, del materiale ispessito capace di far viaggiare lentamente l’energia sismica.

Orizzonte spaziale - sonda su Marte
Foto di WikiImages da Pixabay.

Ma perché è così importante scoprire la storia evolutiva di Marte? Il pianeta rosso è il terzo corpo celeste del nostro sistema solare ad essere oggetto di misurazioni con la sismologia dopo la Terra e la Luna. Conoscerne esattamente la struttura ci permette di avere molti più dati e capire come mai abbia assunto l’aspetto che vediamo oggi.

Ad esempio, secondo i ricercatori un tempo Marte aveva un forte campo magnetico generato dal nucleo ma i cambiamenti di quest’ultimo avrebbero causato un indebolimento tale al campo tanto da provocare: la fuoriuscita nello spazio dell’atmosfera, temperature fredde e superficie più sterile rispetto alla Terra.

Alcuni ricercatori hanno tentato di riprodurre in laboratorio le condizioni tipiche del nucleo di un pianeta comprimendo combinazioni di elementi chimici ad alte pressioni e temperature: i risultati coincidono con le stime derivate dalle rilevazioni della sonda InSight.

Orizzonte spaziale: dov’è finita l’acqua di Marte?

Un’altra grande domanda su Marte riguarda le sue fonti idriche. La morfologia del terreno suggerisce che una volta, eoni fa – l’eone è la più estesa unità cronologica in cui è stata suddivisa l’età di un corpo celeste – buona parte del pianeta rosso fosse ricoperto d’acqua.

Adesso risulta completamente scomparsa, eccezion fatta per quella ai poli e sotto la superficie terrestre. Dove è finita l’altra? La teoria più accreditata e diffusa da tempo è che sia fuggita nello spazio. Ma dalla California arriva una seconda ipotesi. Gli studiosi del California Institute of Technology (CIT) di Pasadena[2], sfruttando le conoscenze pregresse sui meteoriti marziani e le osservazioni compiute dai veicoli spaziali, hanno ipotizzato che l’acqua sia stata incorporata nei minerali della sua crosta.

Un processo che sarebbe avvenuto all’incirca tra uno o due miliardi di anni fa e che avrebbe coinvolto circa un terzo di tutta l’acqua di Marte: più le rocce in superficie si alteravano, più sequestravano acqua dall’atmosfera.

E’ una teoria valida? Secondo gli scienziati che l’hanno ipotizzata la spiegazione potrebbe essere ritenuta valida al pari della fuga della stessa nell’atmosfera.

Orizzonte spaziale: il campo magnetico di un buco nero

Il funzionamento di un buco nero è un altro grande tema a cui gli scienziati stanno cercando da anni di fornire risposta. L’Event Horizon Telescope (EHT), frutto della collaborazione internazionale, già nel 2019 era stato in grado di catturare l’immagine di un buco nero[3]. Due anni fa, però, il sistema di 8 telescopi sparsi nel mondo utilizzati per trasformare la Terra in un gigante radiotelescopio non era stato in grado di arrivare ai livelli ottenuti poche settimane fa.

All’immagine del 2019 è stata aggiunta luce polarizzata così da dare un’idea di come i campi magnetici siano in grado di creare potenti getti di materia attorno ad un buco nero supermassiccio (il più grande tipo di buco nero esistente, con una massa milioni di miliardi superiore a quella del Sole).

Questa tecnica di collegare le antenne radio in tutto il mondo per creare un interferometro di dimensioni terrestri, è stata utilizzata per misurare le dimensioni delle regioni di emissione dei due buchi neri supermassicci con i più grandi orizzonti di eventi apparenti: SgrA * al centro della Via Lattea e M87 al centro della galassia Virgo A”.

EHT

Nello specifico, la luce catturata dai telescopi altro non è che fasci di elettroni che accelerano lungo i campi magnetici. La polarizzazione della luce dipende dalla direzione del campo magnetico.

La forza del campo magnetico del buco nero M87

La forza del campo magnetico[4] del buco nero M87 dovrebbe essere compresa tra 1 e 30 gauss, ossia 50 volte più forte del campo magnetico terrestre ai poli, dove è maggiore. La luce polarizzata con picchi curvi come una spirale indica che il campo magnetico è ordinato e può lanciare getti di materia.

Orizzonte spaziale - buco nero
Fonte immagine: npr.org

Il getto di materia è il processo più potente presente nell’Universo ma in che modo i buchi neri li emettano non è ancora dato sapere. Si suppone che possa avvenire attraverso il campo magnetico ma si tratta di ipotesi.

In attesa di saperne di più sul getto, i ricercatori hanno confrontato queste osservazioni sul reale funzionamento di un buco nero e del suo getto con i modelli teoretici supposti finora. Di 120 modelli, 15 sono stati ritenuti validi e tutti ipotizzano un campo magnetico molto forte che allontana la materia dallo stesso buco nero, facendola morire di fame a favore del lancio del materiale nel getto.

Il funzionamento appena descritto per M87 può essere ritenuto valido per tutti i buchi neri supermassicci? In attesa di fornire una risposta plausibile l’EHT sta aumentando il numero di telescopi sparsi sul globo per cercare di migliorare le nostre conoscenze sui buchi neri dell’Universo.

Immagine di copertina: Foto di Free-Photos da Pixabay.


[1] Alexandra Witze, “Mars’s core has been measured — and it’s surprisingly large”, Nature, 2021. Consultabile al seguente indirizzo: https://www.nature.com/articles/d41586-021-00696-7?utm_source=Nature+Briefing&utm_campaign=02e41775a1-briefing-dy-20210318&utm_medium=email&utm_term=0_c9dfd39373-02e41775a1-46136706

[2] Nature, “Where has all Mars’s water gone? The answer might be well buried”, 2021. Consultabile al seguente indirizzo: https://www.nature.com/articles/d41586-021-00683-y

[3] Leah Crane, “New picture of famous black hole reveals its swirling magnetic field”, New Scientist, 2021. Consultabile al seguente indirizzo: https://www.newscientist.com/article/2272226-new-picture-of-famous-black-hole-reveals-its-swirling-magnetic-field/?utm_source=Nature+Briefing&utm_campaign=194ed157eb-briefing-dy-20210325&utm_medium=email&utm_term=0_c9dfd39373-194ed157eb-46136706

[4]  The Event Horizon Telescope Collaboration et al. “First M87 Event Horizon Telescope Results. VII. Polarization of the Ring”, 2021 ApJL 910 L12. Consultabile al seguente indirizzo: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/abe71d#artAbst

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Autore articolo

Martina Shalipour Jafari - autore

Martina Shalipour Jafari

Redattrice

Giornalista pubblicista ed esperta di comunicazione digitale.
Instancabile lettrice e appassionata di cinema.
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