Successivamente, a causa di urti e collisioni tra asteroidi e del passaggio di comete al perielio, la polvere torna a popolare il mezzo interplanetario sotto forma di particelle di polvere interplanetaria (Interplanetary Dust Particles – IDPs). Le IDPs inalterate, normalmente di origine cometaria, contengono informazioni sulle proprietà chimiche e mineralogiche della polvere pre-solare; esse rappresentano la transizione dalla polvere interstellare a quella circumstellare, oltre che la più diretta fonte di informazione sul processo di formazione del Sistema Solare. Grazie al loro ruolo chiave, da diversi anni la NASA porta avanti un programma di raccolta delle IDPs nella stratosfera servendosi di aerei d’alta quota. La NASA ha assegnato al Laboratorio di Fisica Cosmica e Planetologia dell’Università Parthenope e Osservatorio Astronomico di Capodimonte alcune IDPs da analizzare con la dotazione strumentale ivi disponibile.
Lo scopo della ricerca è finalizzato alla determinazione in laboratorio dell’origine, della composizione chimica e delle proprietà fisiche delle IDPs, concorrendo così alla conoscenza di quelli che possono essere considerati i mattoni costituenti del Sistema Solare. Inoltre, la caratterizzazione delle IDPs in laboratorio costituisce un importante riferimento comparativo per il lavoro di produzione, caratterizzazione e processamento di analoghi di polvere cosmica.

Lo studio delle IDPs nell’ambito di questo progetto comprende:

• l’analisi morfologica e chimica mediante l’uso di un Microscopio Elettronico a Scansione ad Emissione di Campo (FESEM) dotato di un sistema di microanalisi;
• la micro-spettroscopia infrarossa (IR), effettuata con un microscopio infrarosso, che offre importanti informazioni sulla mineralogia del campione;
• la micro-spettroscopia Raman, volta a studiare le proprietà vibrazionali delle componenti principali delle IDPs: silicatiche e carboniose;
• il processamento termico delle IDPs che permette di indagare sui cambiamenti di struttura e di porosità delle IDPs, contribuendo a tracciarne l’evoluzione dalla fase di accrescimento attraverso quella di post-accrescimento fino ad arrivare alle trasformazioni subite nei corpi progenitori. In particolare, permette di studiare la possibile evoluzione delle chondritic aggregates IDPs nelle collapsed aggregates IDPs.

Per supportare lo sviluppo di questo studio, è stato recentemente realizzato uno strumento dedicato alla raccolta di IDPs che stazionano nell’alta stratosfera a circa 30 km di quota. Tale progetto è ancora in fase sperimentale.

Ricerca

Spettro IR in trasmittanza della IDP. L’analisi spettroscopica mette in evidenza che la particella è composta di olivine e di pirosseni.

L’analisi delle IDPs allocate dalla NASA si è svolta utilizzando gli strumenti operativi presso il Laboratorio di Fisica Cosmica e Planetologia. In particolare: con l’ausilio del microscopio elettronico a scansione si è ottenuta la caratterizzazione morfologica delle particelle e la determinazione delle loro dimensioni; con il microscopio infrarosso si è effettuata l’analisi spettroscopica in trasmittanza delle IDPs che ha consentito di definirne le proprietà mineralogiche e di determinare per ciascuna particella la classe spettrale di riferimento. Il cuore dell’attività sperimentale è costituito dalle misure spettroscopiche che sono state eseguite mediante una tecnica innovativa in quanto non distruttiva. L’analisi delle IDPs allocate dalla NASA si è svolta utilizzando gli strumenti operativi presso il Laboratorio di Fisica Cosmica e Planetologia. In particolare: con l’ausilio del microscopio elettronico a scansione si è ottenuta la caratterizzazione morfologica delle particelle e la determinazione delle loro dimensioni; con il microscopio infrarosso si è effettuata l’analisi spettroscopica in trasmittanza delle IDPs che ha consentito di definirne le proprietà mineralogiche e di determinare per ciascuna particella la classe spettrale di riferimento. Il cuore dell’attività sperimentale è costituito dalle misure spettroscopiche che sono state eseguite mediante una tecnica innovativa in quanto non distruttiva.

I dati acquisiti con le sofisticate tecniche di analisi disponibili in laboratorio hanno contribuito a creare un archivio di informazioni sulle IDPs che è alla base dell’interpretazione dei dati provenienti da missioni spaziali attuali e future in cui i membri del Laboratorio di Fisica Cosmica e Planetologia hanno un ruolo di primo piano.

Il Microscopio Elettronico a Scansione ad Emissione di Campo (FESEM) in uso presso il laboratorio.

Ad esempio, tali dati sono stati di ausilio nell’ambito del progetto LANDS (LAboratory ANalysis of Dust from Space) finalizzato all’analisi di una parte del materiale raccolto dalla sonda spaziale STARDUST della NASA che il 15 gennaio 2006 ha riportato sulla Terra grani di polvere interstellare e cometaria raccolti durante un fly-by della cometa Wild-2. Inoltre, i risultati ottenuti con l’analisi delle IDPs saranno utili per l’interpretazione dei dati che in futuro fornirà GIADA (Grain Impact Analyser and Dust Accumulator), lo strumento dedicato allo studio delle polveri cometarie e integrato a bordo della sonda spaziale Rosetta (ESA).