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Le misteriose comete
Alcune comete sono legate al Sole dalla gravità, percorrono orbite ellittiche molto allungate e riappaiono regolarmente. Si pensa che la zona di provenienza della maggior parte delle comete si trovi oltre l’orbita di Plutone, in una regione dello spazio dove si sono depositati molti dei frammenti di ghiaccio rimasti dopo la formazione del Sistema Solare. In questa regione, detta nube di Oort, si ritiene che vi siano oltre 100 miliardi di nuclei di comete, che si rendono visibili da Terra solo quando vengono attirate verso l’interno del Sistema Solare.
Il nucleo di una cometa è costituito da un miscuglio di ghiaccio, roccia e polvere. Quando una cometa si avvicina al Sole, il calore crescente comincia a far evaporare il ghiaccio. Il nucleo, delle dimensioni di qualche Km, viene allora circondato da un ampio involucro di gas, la chioma, che si estende per migliaia di Km. La luce solare riflessa dalla chioma rende visibile la cometa. Man mano che il calore del Sole diventa più intenso, i getti di polvere e di gas originatisi sulla superficie del nucleo si orientano in direzione opposta al Sole, creando lunghe code.

Le comete e l'origine del sistema solare

Le comete, corpi celesti misteriosi e affascinanti, sono tra gli oggetti più primitivi del Sistema Solare. La loro origine risale infatti a circa quattro miliardi e mezzo di anni fa, al tempo della formazione dei pianeti che si sono poi evoluti fino ad assumere le caratteristiche che osserviamo oggi. Le comete invece, grazie ai lunghi periodi di permanenza lontano dal Sole, in zone molto fredde, sono rimaste praticamente inalterate e sono quindi un’importante via d’accesso alla comprensione delle condizioni che regnavano durante le fasi iniziali della formazione del Sistema Solare.

Ad oggi, la conoscenza che abbiamo delle comete proviene da osservazioni da Terra e dai dati della sonda Giotto, prima missione di esplorazione del Sistema Solare dell’Agenzia Spaziale Europea, dedicata allo studio della cometa di Halley in occasione del suo ultimo passaggio vicino al Sole nel 1986.

Solo dalle immagini ravvicinate della cometa di Halley ottenute da Giotto si è potuto capire cosa siano realmente questi corpi celesti: enormi palle di acqua ghiacciata ricoperte da una crosta di materiale scuro che, in prossimità del Sole, si trasformano negli splendidi batuffoli bianchi con lunghe code lucenti spesso visibili ad occhio nudo. La trasformazione è dovuta al riscaldamento indotto dal Sole che causa la sublimazione del ghiaccio e il rilascio di una gran quantità di polvere e gas.

Le comete, residui, insieme agli asteroidi, del disco di gas e polvere che circondava il giovane Sole, sono scampate sia al processo di accrescimento che ha portato alla formazione dei pianeti sia ai fenomeni di espulsione che hanno disperso il resto della materia interplanetaria. Si trovano in due grandi serbatoi, il disco di Kuiper e la nube di Oort, che contengono centinaia di migliaia di oggetti e sono situati rispettivamente oltre l’orbita di Nettuno e a quasi un anno luce dal Sole. Da questi luoghi remoti le comete possono immettersi su orbite interne al Sistema Solare che, in alcuni casi, le portano a transitare vicino al Sole offrendo l’affascinante spettacolo che conosciamo.

Capire l’origine delle comete e capire le relazioni tra la loro composizione e la materia interstellare è quindi fondamentale per risalire alle origini del Sistema Solare. Questa comprensione passa attraverso la caratterizzazione dei nuclei delle comete, la determinazione delle loro proprietà dinamiche, lo studio della loro morfologia e della loro composizione. In particolare, lo studio della mineralogia e dei rapporti isotopici degli elementi volatili e refrattari del nucleo fornisce informazioni preziose sulla composizione della nebulosa che, nei modelli correnti, si pensa sia stata all’origine del Sistema Solare.

L’interpretazione corretta di tali dati necessita però di una buona conoscenza dei processi di evoluzione e di trasformazione dei nuclei di comete. Tale conoscenza si ottiene attraverso lo studio dello sviluppo dell’attività cometaria, dei processi fisici che avvengono negli strati superficiali e delle interazioni tra polveri e gas nella coma, cioè nell’alone che circonda il nucleo. E’ necessario quindi vivere per un certo tempo a fianco e, possibilmente, sopra una cometa per poterne seguire e misurare l’evoluzione da quando si trova nelle zone più fredde del Sistema Solare, ben prima che passi l’orbita di Marte, a quando si avvicina al Sole.

Secondo alcune ipotesi, le comete potrebbero anche aver contribuito all’apparizione della vita sulla Terra. Le osservazioni della cometa di Halley compiute dalla sonda Giotto hanno infatti messo in evidenza che, oltre a ghiacci e polveri, contengono composti costituiti da molecole organiche complesse, ricche di carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto. Questi elementi sono alla base degli acidi nucleici e degli aminoacidi, ingredienti essenziali per la vita come la conosciamo. L’analisi della composizione e della struttura dei nuclei delle comete può dunque dare una risposta alla domanda ricorrente nella letteratura scientifica: le comete hanno contribuito all’apparizione della vita sulla Terra?

Mondi ghiacciati

Le popolazioni dell'antichità erano terrorizzate dalle comete – si diceva che portassero sfortuna o che fossero segni di qualche imminente disastro. Ora sappiamo che le comete sono piccoli mondi ghiacciati che sono rimasti inutilizzati durante la fase di formazione dei pianeti. Gli scienziati credono che al margine esterno del sistema solare, oltre l'orbita di Plutone, possano esistere miliardi di comete.

La maggior parte di esse sono così piccole e distanti che non è possibile vederle neppure con i telescopi più grandi e potenti. Ma possiamo vederle mentre puntano verso il Sole e sviluppano code di gas e polveri. (La parola cometa significa infatti 'stella con la coda'.)

Il calore del Sole trasforma i ghiacci di cui sono composte in gas che creano scie di milioni di chilometri nello spazio. A dispetto della loro lunghezza, le particelle di polvere che contengono non sono più grandi di semplici granelli di sabbia.

Alcune comete impiegano diversi anni per orbitare attorno al Sole. Alcune – come la cometa di Halley – impiegano tempi molto più lunghi. Altre appaiono una sola volta e poi scompaiono per sempre. Il veicolo spaziale SOHO dell'ESA è stato usato per scoprire centinaia di piccole comete che orbitano molto vicine al Sole. Molte di esse finiscono per schiantarsi sul Sole o sono attratte dalla sua grandissima forza di gravità.

Nel 2014, la nave spaziale europea Rosetta raggiungerà un traguardo storico, entrando in orbita attorno a una cometa e quindi sganciando un modulo di atterraggio sulla sua superficie.