STUDI MORFOLOGICI sulla cometa 67P/CHURYUMOV-GERASIMENKO. by INSA.

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Aggiornato il 01/10/2019

Morfologia della 67P

Le immagini acquisite da 67P rivelano morfologie e trame di superficie notevolmente diverse. Ciò è probabilmente dovuto alle risoluzioni spaziali più elevate raggiunte dalle telecamere di Rosetta rispetto alla maggior parte di queste missioni e alla maggiore durata e natura orbitante della missione, che ha consentito la mappatura dell'intero nucleo. In termini di morfologia regionale, i terreni principali su 67P comprendono terreni consolidati esposti, pianure lisce, unità coperte di polvere e depressioni su larga scala.

( ( A ) Mosaico di due immagini della Narrow Angle Camera (NAC) che mostrano vari tipi di terreno nell'emisfero settentrionale di 67P. "NCM" è l'acronimo di materiali non consolidati. ( B ) Immagine NAC che mostra la depressione di Aten nella parte settentrionale del grande lobo. ( C ) Immagine NAC della regione di Seth nel grande lobo del 67P (nell'emisfero settentrionale) che mostra materiali debolmente consolidati come risulta dalle numerose caratteristiche arcuate e circolari, nonché da onnipresenti depositi di talco. Parti di Seth sono coperte da depositi NCM ).

( Proiezioni cartografiche di regioni definite (in alto) adattate da El-Maarry et al. ( 2016 ) e mappa geomorfologica globale (in basso) adattata da Birch et al. ( 2017 ). Gli acronimi sono i seguenti: (in alto) Ap: Apis, Ht: Hathor, Sq: Serqet, Hatm .: Hatmehit. (in basso) UM: regione non mappata in Birch et al. a causa delle ombre nelle immagini disponibili per lo studio ).

I terreni consolidati sono essenzialmente la superficie esposta della cometa, che mantiene una sufficiente integrità strutturale per sostenere fratture, scogliere e sporgenze.
La frammentazione di questi materiali consolidati si traduce in sprechi di massa di depositi e massi di dimensioni variabili.
La superficie della cometa mostra regioni di diversa forza in cui regioni come Seth e Anhur sono relativamente debolmente consolidate, come risulta dall'occorrenza comune di depositi di spreco di massa di vario ordinamento, al contrario di regioni che mostrano una scarsità di tali depositi, e la presenza di grandi sistemi di frattura. Inoltre, i terreni consolidati mostrano prove di stratificazione e terrazzamento su scala di tutto il corpo.
Il principale tratto morfologico della 67P è la sua dicotomia emisferica, caratterizzata da una disparità di rilievo tra gli emisferi nord e sud, nonché una dicotomia morfologica evidenziata dalla distribuzione spaziale irregolare di materiali non consolidati (MNC).

L'emisfero settentrionale e le regioni equatoriali includono anche una serie di depressioni su larga scala, che sembrano essere carenti nell'emisfero meridionale. Aten, una delle depressioni notevoli nel lobo grande è di ∼0,12 kmCubi di volume. Thomas et al. nel 2015 hanno calcolato che la produzione di Aten mediante un solo meccanismo di sublimazione richiederebbe 10-20 orbite nella configurazione attuale. Di conseguenza, hanno concluso che depressioni su larga scala sono state formate da importanti eventi di perdita di massa. El-Maarry è giunto a conclusioni simili sulla base della morfologia dei piani depressivi e delle scarpate. Altre depressioni regionali meno evidenti, ma di dimensioni maggiori, includono le regioni equatoriali Imhotep, che è parzialmente riempita di depositi lisci, e Khonsu, che mostra una struttura unica a forma di pancake che sembra essere stata riesumata attraverso un'erosione intensa.

( La regione di Khonsu nella regione equatoriale del grande lobo del 67P, che mostra confini elevati, e talvolta taglienti, e ospita una caratteristica a forma di pancake che sembra essere stata riesumata dall'erosione ).

I terreni consolidati sembrano rappresentare la superficie nuda della cometa, è probabile che i processi fisici e chimici siano responsabili della loro formazione in primo luogo. Studi precedenti che hanno utilizzato vari approcci di modellizzazione ed esperimenti di laboratorio per simulare l'evoluzione dei nuclei cometari suggeriscono che i materiali cometari possono diventare "consolidati" mediante sinterizzazione del ghiaccio o ricondensa del vapore acqueo sublimato.

I pinnacoli sono promontori locali in varie forme, tra cui guglie con cime appuntite.
Sono probabilmente resti erosivi creati da una perdita di materiale che circonda le macchie di materiale più resistente all'erosione.
I pinnacoli furono inizialmente identificati nell'emisfero settentrionale di 67P, dove hanno identificato 49 pinnacoli. Essi sono generalmente asimmetrici in forma con altezze da 10 m a 200 m (40 m come valore medio), e diametri al piede da 30 m a 300 m (60 m come valore medio).
I pinnacoli rappresentano probabilmente uno stadio intermedio degli agenti atmosferici di materiale fortemente consolidato mentre le unità consolidate più deboli reagiscono più facilmente agli agenti atmosferici mediante fratture ed eventuale frammentazione.

( Pinnacoli sulla cometa 67P (frecce) con valori sovrapposti codificati a colori delle pendenze gravitazionali. Si noti che i pinnacoli sembrano avere pendenze che vanno da 40 ° a 90 ° . L'inserto mostra un esempio di un apice prominente ).

Le fratture sono onnipresenti sulle superfici consolidate esposte di 67P formando vari modelli e topologie a scale di dimensioni diverse. Le reti di fratture su superfici planari sono l'impostazione più comune di fratture su 67P.
Le fratture al di sotto del metro formano modelli di superficie bidimensionali con diverse topologie. Essi variano in lunghezza da 100 metri fino alla scala mm osservata dal lander Philae.

Le fratture si intersecano spesso per formare reti poligonali, le modalità di intersezione sono variabili ma includono intersezioni ortogonali, che sono un indicatore comune della costruzione lenta di regimi di stress in cui le fratture si formano lentamente e conseguenti l'una all'altra invece di un modo più rapido e simultaneo.

Durante la missione, due siti di scogliere fratturate hanno mostrato eventi di spreco di massa segnati dal distacco di materiali nel sito fratturato, evidenziando il ruolo di tali fratture negli eventi di spreco di massa. La tempistica approssimativa dei crolli è coerente con periodi di forti oscillazioni termiche diurne, che sono particolarmente pronunciate vicino al perielio quando queste scogliere probabilmente sono crollate. Tali eventi di spreco di massa dovrebbero essere il processo principale attraverso il quale i materiali cometari vengono frammentati. In effetti, una delle principali caratteristiche morfologiche che caratterizzano il nucleo del 67P è la diffusa presenza di massi.

( Fratture in prossimità di scogliere o piccole scarpate. Nota il campo di detriti in ( D ) alla base di una scogliera fratturata, il che suggerisce un processo continuo di spreco di massa ).

( La scogliera che crolla nella zona soprannominata Aswan. Il crollo della scogliera è stato innescato dalla creazione di una lunga frattura arcuata vicino alla scarpata ).

All'inizio della missione, nell'emisfero settentrionale della cometa sono stati osservati più di cento massi luminosi. Questi massi erano fino a dieci volte più luminosi della superficie media della cometa a lunghezze d'onda visibili e le loro proprietà spettrofotometriche erano coerenti con l'esposizione al ghiaccio d'acqua.

Tettonica - Mentre la maggior parte delle fratture osservate nei materiali consolidati di 67P formano reti poligonali che suggeriscono un processo omogeneo globale, alcuni sistemi di fratture mostrano un'impostazione unica che può essere indicativa di sollecitazioni interne che agiscono su tutto il corpo ma che portano a espressioni superficiali in zone particolari dove le sollecitazioni sarebbero concentrate . L'esempio più importante di questo processo è il sistema di frattura lungo più di 500 m nella regione del collo settentrionale. El-Maarry ha riferito che questo sistema di fratture si era prolungato di ∼30 m di lunghezza in un momento coerente con il periodo in cui il periodo orbitale della cometa diminuiva (ovvero aumentava la velocità di rotazione). Altri sistemi di fratture come quelli osservati nelle scogliere di Hathor, la frattura angolare osservata nella regione di Khepry e grandi fratture nell'emisfero meridionale vicino alla regione del collo e perpendicolari all'asse lungo della cometa potrebbero essere altre manifestazioni di processi tettonici o il risultato di collisioni esterne durante l'evoluzione orbitale passata di 67P.

Materiali Non Consolidati (NCM) - Come discusso in precedenza, i materiali non consolidati sono probabilmente i prodotti di agenti atmosferici più pesanti dei materiali consolidati che vengono inizialmente espulsi dalla superficie e quindi depositati prevalentemente nell'emisfero settentrionale. Formano due impostazioni distintive a seconda della topografia, che controlla lo spessore del deposito: depositi sottili (probabilmente fino a pochi metri di spessore) che coprono regioni topograficamente alte (con un elevato potenziale gravitazionale) formano i cosiddetti strati di polvere. Le aree a basso potenziale gravitazionale consentono agli NCM di accumularsi in depositi spessi formando "terreni lisci" (smooth terrain). Mentre gli NCM che formano entrambe le impostazioni dovrebbero avere la stessa composizione iniziale (rispetto al rapporto ghiaccio-polvere e concentrazione di sostanze organiche), è possibile che la loro impostazione e spessore possano influenzare il modo in cui si evolvono e il grado in cui sono colpiti dagli agenti atmosferici e dall'erosione.

( Erosione da scarpata nella regione di Anubi. La scarpata mostrata si è ritirata di ca. 50 m in totale (freccia gialla). Viene mostrato un masso (freccia bianca), che potrebbe essere stato rimosso dalla sua posizione originale attraverso l'erosione, oppure maggiormente esposto ).

( Evoluzione delle increspature ( A ) nella regione di Hapi (collo settentrionale) di 67P. Le modifiche alla superficie sotto forma di sviluppo di elementi circolari ( B ) - ( D ) sono iniziate all'inizio di aprile 2015 e sono proseguite attraverso il passaggio del perielio (nell'agosto 2015). Nuove increspature sviluppate nel dicembre 2015 ( E ), ( F ). Due massi prominenti (B1 e B2) sono contrassegnati per l'orientamento ).

( SOPRA - Accumoli di polveri come se portati dal vento , SOTTO rimozione di uno strato di polveri con esposizione di un masso di 3,9 m in altezza ).

LINK (EN) : https://link.springer.com/article/10.1007/s11214-019-0602-1 
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Tradotto, riassunto ed adattato da Andreotti Roberto.