BepiColombo verso Mercurio: alla scoperta del pianeta meno esplorato

SPAZIO – Solo due sonde sono arrivate fino a Mercurio, il pianeta più interno del nostro Sistema solare. Mariner 10 e Messenger, due missioni della NASA, hanno fornito importanti dati e immagini del pianeta più vicino al Sole e meno esplorato, ma ora a rispondere alle domande sulla sua natura arriva una nuova missione. Lo scorso 19 ottobre la sonda BepiColombo, frutto della collaborazione tra Agenzia spaziale Europea (ESA) e agenzia spaziale giapponese JAXA, è stata lanciata. Una missione che studierà non solo la composizione del pianeta, ma anche la geofisica, l’atmosfera e la magnetosfera per svelarne la storia nel sistema solare. Per raggiungere un così ambizioso obiettivo, due orbiter lavoreranno in sinergia: il Mercury Planet Orbiter (MPO) dell’ESA mapperà il pianeta, mentre il Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO) realizzato dalla JAXA indagherà la sua magnetosfera.

L’Europa e il Giappone per la prima volta nella loro corsa allo spazio puntano i riflettori su Mercurio, i cui ultimi dati risalgono ormai al 18 marzo 2011 quando la sonda Messenger si schiantò sul pianeta dopo aver preso per oltre 4 anni dati e scattato immagini ravvicinate. Prima di lei, nel 1974, solo la Mariner 10 era arrivata fino al pianeta più vicino al Sole. E proprio questa vicinanza rende la missione particolarmente complicata. Le sonde e i loro strumenti a bordo dovranno non solo gestire gli sbalzi termici che all’equatore del pianeta vanno da meno 180 gradi a quasi 450 gradi Celsius, ma anche la radiazione diretta del Sole e soprattutto l’attrazione gravitazionale che esso esercita e che potrebbe creare difficoltà per la loro entrata nell’orbita stabilita dalla missione.

La sonda ora è in viaggio verso Mercurio e solo nel 2025 arriverà in prossimità del pianeta, effettuando però importanti acquisizioni di dati anche nei suoi flyby intorno alla Terra e soprattutto intorno al pianeta Venere, che incontrerà sulla sua strada per Mercurio. Svelare il pianeta roccioso meno esplorato aggiungerà un nuovo tassello alle conoscenze astronomiche sul nostro sistema solare, sulla sua formazione e sull’evoluzione dei pianeti rocciosi in condizioni estreme vicino alla stella madre.

Mercurio, il pianeta meno conosciuto

Il pianeta insieme a Venere, Marte e la Terra appartiene alla famiglia dei pianeti rocciosi ed è il più interno tra i corpi celesti de sistema solare. Le sue dimensioni sono così ridotte da essere inferiori anche a quelle di Titano e Ganimede, i satelliti naturali di Saturno e Giove. Mercurio si trova a soli 58 milioni di chilometri dal Sole, poco più di un terzo della distanza tra la Terra e la nostra stella, e percorre in soli 88 giorni la sua orbita, che è la più ellittica di tutte quelle del sistema solare. Sebbene ruoti più velocemente di ogni altro pianeta intorno alla stella, è il più lento  ruotare su sé stesso: un giorno su Mercurio dura circa 58 giorni.

Proprio per via delle dimensioni ridotte e della vicinanza al Sole, il pianeta non è dotato di un’atmosfera ma solo di un finissimo strato di gas, detto esosfera, che non è sufficiente a tenerlo al riparo dalle radiazioni solari, motivo per cui le temperature all’equatore vanno da meno 180 a 450 gradi Celsius. Inoltre non ha la forma di un geoide, con un rigonfiamento all’equatore e più schiacciato ai poli come la Terra, ma quasi sferica. La sua superficie è segnata da profondi crateri, segno dell’impatto di meteoriti e di inattività geologica.

Studiare l’origine, l’evoluzione e il moto del pianeta roccioso da vicino fornirà agli astronomi importanti informazioni sulla sua struttura, la forma, la composizione superficiale e interna, ma anche il suo campo magnetico e la magnetosfera spazzata dai violentissimi venti solari.

BepiColombo: due orbiter per svelare il pianeta

Per svelare la natura di Mercurio, l’ESA e la JAXA hanno sviluppato due distinte sonde che opereranno in autonomia nell’orbita del pianeta una volta giunte a destinazione. Le sonde sono state lanciate insieme, ma andranno a svolgere indagini differenti e lavoreranno in sinergia, fornendo una visione a 360 gradi del pianeta. La Mercury Planetary Orbiter (MPO) è stata progettata e costruita dall’agenzia europea e si occuperà di osservazioni remote e radioscienza, oltre che della mappatura del corpo celeste.

La Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO, progettata e costruita dall’agenzia giapponese con contributi scientifici e tecnologici europei, si dedicherà invece alla misurazione dei campi magnetici, delle onde e delle particelle. Importante per la missione anche il Mercury Transfer Module (MTM), un modulo che non presenta strumenti di indagine scientifica ma che è stato progettato e costruito per garantire il viaggio e l’arrivo a destinazione delle sonde nell’orbita designata per l’inizio di acquisizione dei dati.

BepiColombo si dirige dunque verso la sua destinazione e per raggiungerla gli scienziati hanno programmato la sonda per sfruttare la gravità della Terra, di Venere e del pianeta stesso, oltre che la propulsione elettrica solare. A bordo quattro degli 11 esperimenti poi “parlano” italiano. A studiare la struttura interna del pianeta sarà ISA (Italian Spring Accelerometer), strumento progettato da Valerio Iafolla dell’Inaf-Iaps, mentre MORE (Mercury Orbiter Radio science Experiment) coordinato da Luciano Iess, dell’università Sapienza di Roma, si occuperà di verificare la teoria di Albert Einstein sulla relatività generale raccogliendo dati sulla gravità “dialogando” con due grandi antenne a terra. Lo strumento fornirà anche le prime misure sulle dimensioni e sullo stato fisico del nucleo.

A prendere dati sulle interazioni tra la superficie del pianeta, l’atmosfera, il campo magnetico è il vento solare sarà SERENA (Search for Exosphere Refilling and Emitted Neutral Abundances), coordinato da Stefano Orsini dello Iaps-Inaf. Infine Gabriele Cremonese dell’osservatorio di Padova dell’Inaf coordinerà lo strumento Simbio-Sys (Spectrometers and Imagers for MPO BepiColombo Integrated Observatory) che si occuperà di acquisire immagini a colori della geologia, del vulcanismo e della tettonica del pianeta, oltre che immagini della superficie: tutti dati necessari per determinare l’età e la composizione di Mercurio.

Mercurio, da Mariner 10 a BepiColombo

Ad oggi solo le missioni della NASA avevano dato l’occasione agli scienziati di dare uno sguardo ravvicinato al pianeta più interno del sistema solare. Tra il 1974 e il 1974 la sonda Mariner 10 ha fornito le prime immagini del pianeta ed è stato necessario attendere il 2008 affinché Messenger vi facesse ritorno, sorvolandolo tre volte tra il 2008 e il 2009, acquisendo dati fondamentali sulla sua storia evolutiva e composizione. La prima missione europea dedicata al pianeta era stata proposta nel 1993, ma si rivelò troppo costosa e solo nel 2000 l’ESA approvò la missione BepiColombo, inserendola tra le missioni “Cornestone” del programma scientifico Horizon 2000, cioè tra le missioni più importanti per il vicino futuro. Una missione che vede la collaborazione con l’agenzia giapponese JAXA.

Per Jan Wörner, Direttore Generale dell’ESA, “il lancio di BepiColombo è un traguardo enorme per ESA e per JAXA, e ci saranno molti grandi successi a venire. Oltre a completare l’impegnativo viaggio, questa missione riporterà una grande abbondanza di scienza. È grazie alla collaborazione internazionale e a decadi di sforzi e di competenze da parte di tutti i soggetti coinvolti nel progetto e nella costruzione di questa incredibile macchina, che siamo ora sulla strada per indagare i misteri del pianeta Mercurio”.

L’arrivo della sonda è previsto nel 2025 e sarà operativa per almeno un anno, secondo i programmi degli scienziati. Andrea Accomazzo, direttore di volo ESA per la missione, ha spiegato: “BepiColombo è una delle più complesse missioni interplanetarie che abbiamo mai fatto volare. Una delle più grandi sfide è l’enorme gravità del sole, che rende difficile portare la navicella in un’orbita stabile intorno a Mercurio. Dobbiamo frenare costantemente per assicurare una caduta controllata verso il Sole, con i propulsori a ioni che forniscono la bassa propulsione necessaria sulle lunghe durate della fase di crociera”.

Le due sonde sono così in viaggio per rispondere alle domande che la missione Messenger ha posto e offrire un’occasione unica di svelare non solo il pianeta meno esplorato del sistema solare, ma l’evoluzione dei pianeti rocciosi che orbitano vicino alla loro stella e quindi aiutare anche nella comprensione della formazione ed evoluzione dei sistemi planetari e degli esopianeti.

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