Una conoscenza più dettagliata della natura e dell’evoluzione della polvere cometaria si può ottenere attraverso la produzione e l’analisi di materiali analoghi e mediante la simulazione di processi chimico-fisici a cui i grani sono sottoposti nello spazio interplanetario.
L’attività di simulazione prevede:

• Produzione di grani di polvere di diversa composizione chimica;
• Analisi delle proprietà morfologiche e strutturali;
• Analisi della composizione chimica;
• Analisi spettrofotometrica;
• Studio dell’evoluzione dei materiali a seguito di riscaldamento termico, irraggiamento UV, bombardamento con atomi di idrogeno;

Ricerca

Lo scopo è di produrre degli analoghi di polvere cometaria e studiarne l’evoluzione dovuta alle trasformazioni indotte dai processi attivi nel mezzo interplanetario. Partendo dai più attuali modelli di riferimento, dai dati osservativi più recenti (Infrared Space Observatory, Spitzer Telescope), dai dati di misure in situ (e.g. GIOTTO, Ulysses) e dalle analisi di laboratorio su particelle raccolte in situ (Stardust) si producono in laboratorio analoghi che rappresentino la polvere nelle diverse fasi del ciclo vitale:

• grani protosolari;
• grani cometari e asteroidali;
• grani interplanetari.

Grani protosolari: grani costituenti la nebulosa protosolare che contribuiscono alla fase di accrescimento di comete e asteroidi. Essenzialmente composti da carbone amorfo e silicati. Attraverso l’uso della tecnica di ablazione laser si producono campioni di silicati, carbone e misti (corbone-silicati). Se ne verifica la composizione, la morfologia e la struttura con misure di spettroscopia di microscopia elettronica e microanalisi a dispersione di raggi-X.

Grani cometari e asteroidali: grani costituenti i corpi progenitori. Composti da matrici porose di carbone amorfo e silicati parzialmente ricristallizzati, con possibile presenza di materiali volatili condensati. La tecnica di preparazione prevede due diverse procedure:

• materiali refrattari e volatili si depositano contemporaneamente;
• si depositano i materiali refrattari e successivamente si condensano i materiali volatili.

Si prosegue con le analisi di caratterizzazione su elencate ed in particolare con il confronto tra la morfologia assunta dai grani, successivamente alla fase di sublimazione dei ghiacci, e le IDPs disponibili in laboratorio.

Grani interplanetari: i grani rilasciati dai corpi progenitori, a causa di passaggi al perielio di comete o eventi collisionali, nel mezzo interplanetario sono sottoposti a trasformazioni dovute a fenomeni di riscaldamento, irraggiamento UV e bombardamento di raggi cosmici.
Riproducendo in laboratorio le condizioni a cui sono sottoposti i grani di polvere si possono analizzare le trasformazioni strutturali, morfologiche e di composizione che essi subiscono. I grani misti di carbone e silicati prodotti per ablazione laser vengono direttamente esposti al flusso di diverse sorgenti. Si effettua un’analisi spettroscopica in situ per monitorarne l’evoluzione chimica e strutturale.

Campioni relativi alla prima classe, Grani Protosolari, sono stati prodotti, caratterizzati e processati nell’ambito di un programma finanziato dalla Agenzia Spaziale Europea (ESA) per la produzione di analoghi utili allo sviluppo di strumentazione spaziale (Rotundi et al. 2000). In particolare, sono stati prodotti e distribuiti campioni a diversi team della missione spaziale Rosetta (ESA), per la fase di calibrazione e test degli strumenti. Con i campioni prodotti ed i dati sinora acquisiti per la relativa caratterizzazione è stato sviluppato un “database” che costituisce un riferimento critico per l’interpretazione futura dei dati provenienti dalla missione spaziale Rosetta.