Durante il sorvolo ravvicinato di giugno 2023, BepiColombo – la missione congiunta di Esa e Jaxa – ha ottenuto dati inediti sull’ambiente magnetico di Mercurio, svelando aspetti finora sconosciuti del pianeta più interno del Sistema solare.
Mercurio, come la Terra, possiede un campo magnetico, sebbene sia cento volte più debole. Questo campo magnetico, nonostante la sua debolezza, forma una magnetosfera: una ‘bolla’ spaziale che fa da scudo al flusso continuo di particelle emesso dal Sole sotto forma di vento solare. Tuttavia, a causa della vicinanza di Mercurio alla nostra stella, l’interazione tra la sua magnetosfera, il vento solare e la sua superficie è molto più intensa di quella terrestre, generando un ambiente estremamente dinamico. Studiarne le proprietà è uno degli obiettivi chiave della missione BepiColombo.
Un gruppo di ricerca guidato da Lina Hadid, del Laboratoire de Physique des Plasmas presso l’Osservatorio di Parigi, ha analizzato i dati raccolti durante il sorvolo del 19 giugno 2023, il terzo dei sei assist gravitazionali di Mercurio effettuati dalla sonda. Lo studio è stato pubblicato su Communication Physics. Utilizzando strumenti avanzati come il Mercury Plasma Particle Experiment (Mppe), a bordo dell’orbiter Mmo della Jaxa, Hadid e il suo team sono riusciti a tracciare un quadro dettagliato del campo magnetico di Mercurio. La sonda ha attraversato la magnetosfera del pianeta in un arco temporale molto ristretto, circa 30 minuti, passando dal crepuscolo all’alba e volando a soli 235 chilometri dalla superficie.
Durante questa breve finestra, BepiColombo ha superato alcune delle strutture previste, come la zona di shock, cioè il confine tra il vento solare e la magnetosfera, e le cosiddette ‘corna’ che fiancheggiano il foglio di plasma, una regione di gas caldo e denso che si estende dalla magnetosfera come una coda opposta alla direzione del Sole. I sorvoli offrono visuali uniche su regioni planetarie che non saranno direttamente accessibili dall’orbita e quest’ultimo ha anche permesso di svelare nuove informazioni, fornendo dettagli sulla struttura della magnetosfera e le caratteristiche delle particelle in essa contenute.
In particolare, è stato osservato uno strato di confine a bassa latitudine, caratterizzato da una regione di plasma turbolento e da particelle con una gamma di energie molto più ampia di quanto mai osservato prima su Mercurio. A sorprendere il team, anche la presenza di ioni caldi ed energetici intrappolati vicino al piano equatoriale e a basse latitudini nella magnetosfera di Mercurio. L’ipotesi più plausibile in grado di spiegare questo fenomeno è che esista una corrente ad anello, parziale o completa. Si tratta di un flusso di corrente elettrica generato da particelle cariche intrappolate nella magnetosfera. Anche la Terra ne possiede una ed è situata a decine di migliaia di chilometri dalla sua superficie. Su Mercurio però è meno chiaro come le particelle possano rimanere intrappolate a questa breve distanza, specialmente considerando che la magnetosfera è schiacciata contro la superficie del pianeta.
Ma non è tutto: alle nuove scoperte si aggiunge infatti l’osservazione dell’interazione diretta della sonda con il plasma circostante. Quando BepiColombo è esposta alla luce solare, si carica elettricamente, il che le impedisce di rilevare ioni più freddi e pesanti. Quando invece entra nell’ombra notturna di Mercurio, la carica cambia, permettendo di osservare grandi quantità di ioni di plasma freddo. Tra questi, sono stati identificati ioni di ossigeno, sodio e potassio, probabilmente espulsi dalla superficie del pianeta a causa dell’impatto di micrometeoriti o attraverso l’interazione con il vento solare.
«È come se stessimo vedendo improvvisamente la composizione della superficie “esplodere” in 3D attraverso l’atmosfera molto sottile del pianeta, la sua esosfera», osserva Dominique Delcourt, ex responsabile dello strumento Mass Spectrum Analyser. «È davvero emozionante iniziare a vedere il collegamento tra la superficie e l’ambiente di plasma di Mercurio».
Nel frattempo, gli scienziati stanno già esaminando i dati raccolti durante il quarto sorvolo ravvicinato di Mercurio, avvenuto il mese scorso, e a cui ne seguiranno altri due, previsti per il 1º dicembre 2024 e l’8 gennaio 2025.
I flyby della Terra, di Venere e dello stesso Mercurio permetteranno a BepiColombo di regolare velocità e traiettoria prima di arrivare in orbita attorno a Mercurio nel 2026, quando inizierà la fase di raccolta dati a tempo pieno. Due orbiter scientifici – il Mercury Planetary Orbiter (Mpo) e il Mercury Magnetospheric Orbiter (Mmo) verranno dispiegati per operare in orbite complementari, così da combinare misurazioni doppie necessarie a tracciare un quadro completo dell’ambiente dinamico del pianeta.
La missione BepiColombo è partita il 20 ottobre 2018. Il programma – frutto della collaborazione tra l’Agenzia spaziale europea e l’Agenzia spaziale giapponese – vede un forte contributo italiano, con 4 dei 16 tra strumenti ed esperimenti a bordo, realizzati dall’Agenzia spaziale italiana.
In apertura: rappresentazione di Mercurio con le linee del campo magnetico compresse sul lato rivolto verso il Sole e che si estendono in una coda sul lato notturno. La traiettoria della sonda BepiColombo è disegnata mentre attraversa la magnetosfera dall’alba al tramonto, vicino alla superficie del pianeta. Crediti: Esa.
