Alla scoperta di Mercurio, il pianeta meno visitato del sistema solare

La sonda BepiColombo in missione verso Mercurio
Rappresentazione artistica della sonda BepiColombo. Si possono notare il Mercury Transfer Module (MTM) ed i due orbiter, l’europeo Mercury Planetary Orbiter (MPO) e il giapponese Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO) Credits: Astrium

Dei quattro pianeti rocciosi del sistema solare, Mercurio è il meno esplorato. Caldo e più difficile da raggiungere di Saturno è il pianeta a lungo sfuggito agli scienziati. BepiColombo una missione congiunta dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) e dell’Agenzia Spaziale Giapponese (JAXA) sarà solo la terza missione della storia ad orbitare attorno a Mercurio.

I due orbiter, l’europeo Mercury Planetary Orbiter (MPO) e il giapponese Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO), trasportano 16 strumenti scientifici combinati che aiuteranno a far luce su alcuni interrogativi. I crateri polari del pianeta ospitano davvero ghiaccio d’acqua? Da dove viene il campo magnetico di Mercurio? Quali sono le strane “cavità” sulla sua superficie?

La missione BepiColombo

La missione, lanciata nel 2018 dovrebbe raggiungere Mercurio nel 2025, dopo un complicato viaggio dei 7 anni. Il viaggio richiede nove manovre di sorvolo, una sulla Terra due su Venere e sei su Mercurio stesso. Questi sorvoli rallentano il veicolo spaziale contro l’attrazione gravitazionale del Sole in modo che possa entrare in sicurezza nell’orbita attorno al pianeta. 

Durante il viaggio, i due orbiter viaggiano impilati su un Mercury Transfer Module (MTM) costruito dall’ESA. Il modulo è inoltre dotato di tre telecamere, originariamente utilizzate per monitorare lo spiegamento dei pannelli solari e delle antenne dopo il lancio. Queste telecamere vengono regolarmente utilizzate dal team di BepiColombo per ottenere semplici immagini in bianco e nero del luogo in cui si trova la navicella. Inoltre la navicella invia regolarmente immagini dei suoi incontri con vari pianeti durante i sorvoli. 

Nell’aprile 2020, la navicella spaziale ha salutato la Terra durante un sorvolo a una distanza di 12.700 chilometri. Nell’ottobre 2020 e nell’agosto 2021, BepiColombo ha sorvolato Venere. Il primo sorvolo ha visto il veicolo spaziale sfrecciare a una distanza di 10.720 km da Venere. Il secondo, invece, lo ha portato incredibilmente vicino, solo 550 km sopra la superficie calda e nuvolosa del pianeta. Ciò ha permesso agli scienziati di effettuare alcune misurazioni uniche dell’atmosfera torbida di Venere.

Una volta che il veicolo spaziale impilato raggiungerà la sua destinazione, l’MTM si separerà dagli orbiter. Quindi, i due veicoli spaziali su orbite separate, inizieranno le indagini scientifiche su Mercurio. L’MMO giapponese avrà un’orbita di 9,3 ore e l’MPO europeo un’orbita di circa 2,3 ore. La missione dovrebbe durare un anno terrestre, l’equivalente di quattro anni di Mercurio

La storia dell’esplorazione di Mercurio

Nei primi giorni dell’era spaziale, gli scienziati stavano cercando di capire il modo più efficiente per fotografare Mercurio. Sebbene il pianeta a volte si avvicini a meno 77 milioni di chilometri dalla Terra ci vuole una quantità straordinaria di energia per frenare un veicolo spaziale per entrare nell’orbita di Mercurio, ha dichiarato l’ESA.

Gli studi degli anni ’50 e ’60 suggerivano che un veicolo spaziale poteva utilizzare la gravità di Venere per lanciarsi su Mercurio, raggiungendo così il pianeta risparmiando carburante. Le opportunità di sfruttare questa fionda si sarebbero presentate nel 1970 e nel 1973, secondo una ricerca dei primi anni ’60 di Michael Minovich, uno studente laureato dell’Università della California a Los Angeles.

È qui che entra in gioco l’omonimo di BepiColombo, Giuseppe “Bepi” Colombo un ricercatore di meccanica celeste presso l’Università di Padova in Italia.  Colombo mostrò che dopo che un’astronave ha fatto un sorvolo oltre Mercurio, sarebbe andata in un’orbita di 176 giorni attorno al Sole. Questo è esattamente il doppio dell’anno di Mercurio di 88 giorni. In tal modo è facile per il veicolo tornare ripetutamente su Mercurio con solo piccole modifiche orbitali. “L’unico inconveniente era che le condizioni di illuminazione della superficie sarebbero state le stesse per ogni incontro”, ha scritto l’ESA.

La sonda Mariner 10, le prime foto di Mercurio

La prima missione sul pianeta seguì il piano stabilito da Colombo. Chiamata Mariner 10, la missione della NASA partì il 3 novembre 1973. A febbraio 1974, sorvolò Venere e raggiunse in sicurezza il suo primo avvicinamento a Mercurio il 29 marzo 1974. Anche se la navicella spaziale si è avvicinata di notte, le immagini scattate mostrano l’emisfero illuminato dal sole mentre la navicella si allontanava. 

La composizione di 18 foto scattate dalla navicella spaziale Mariner 10 il 29 marzo 1974. Le foto sono scattate mentre la sonda si allontanava dal pianeta. 
La composizione di 18 foto scattate dalla navicella spaziale Mariner 10 il 29 marzo 1974. Le foto sono scattate mentre la sonda si allontanava dal pianeta. Credits: NASA

Altri incontri avvennero il 21 settembre 1974 e il 16 marzo 1975. I punti salienti della missione di Mariner 10 includevano la scoperta di un campo magnetico simile a quello terrestre e lo studio degli effetti del vento solare (il flusso costante di particelle cariche che provengono da il Sole.) 

“La superficie è stata suddivisa in pianure intercratiche, pianure lisce e terreno fortemente craterizzato che assomigliava ai paesaggi sulla luna terrestre. La caratteristica individuale più notevole, parzialmente visibile sul terminatore dell’alba, era un gigantesco bacino da impatto chiamato Caloris” ha scritto l’ESA“Altre caratteristiche sorprendenti erano ripide scogliere, lunghe centinaia di chilometri, che sembravano essere state formate dalla compressione globale, probabilmente a causa del restringimento del pianeta mentre si raffreddava”.

Da Mariner 10 a BepiColombo passando per MESSENGER

Il Mariner 10 è rimasto l’unico veicolo spaziale a visitare Mercurio, fino a quando la missione MESSENGER (MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry e Ranging) è stata lanciata il 3 agosto 2004. Analogamente a BepiColombo, è arrivato su Mercurio dopo ripetute fionde gravitazionali. Il veicolo spaziale ha effettuato tre sorvoli nel gennaio 2008, ottobre 2008 e settembre 2009 prima di orbitare attorno a Mercurio tra marzo 2011 e aprile 2015.

Alcune delle principali scoperte di MESSENGER includono prove di ghiaccio d’acqua in crateri permanentemente in ombra ai poli del pianeta, depressioni chiamate “cavità” che sono note solo su Mercurio e un’ampia attività vulcanica in tutto il pianeta. La missione BepiColombo dovrà quindi confermare o smentire tutto quello che sappiamo del primo pianeta del Sistema Solare. Tra le tre che hanno studiato il pianeta, sarà la più complessa e sofistica considerato che i due orbiter possiedono un arsenale di strumentazione. Secondo l’ESA, gli obiettivi della missione includono:

  • Indagine sull’origine e l’evoluzione di un pianeta in prossimità della stella
  • Studio della forma, struttura interna, geologia, composizione e crateri
  • Esaminare l’atmosfera vestigiale di Mercurio (esosfera): la sua composizione e dinamica
  • Esaminare l’involucro magnetizzato di Mercurio (magnetosfera): la sua struttura e dinamica
  • Determinare l’origine del campo magnetico di Mercurio
  • Indagare i depositi polari: la loro composizione e origine
  • Eseguire un test della teoria della relatività generale di Einstein
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