L'esplorazione planetaria più lontana nella storia ha richiesto una notevole quantità di attenta pianificazione e preparazione, oltre a un po 'di fortuna.
"Siamo entrati nel panico quando siamo entrati nel 2013, in particolare alla fine del 2013", afferma Hal Weaver, scienziato del progetto sulla missione New Horizons a Plutone e oltre. "Stavamo realizzando, 'Oh mio Dio, non abbiamo ancora scoperto il prossimo obiettivo per New Horizons.'"
Nel giugno 2014, il telescopio spaziale Hubble venne in soccorso, individuando una piccola puntura di luce che si muoveva lentamente attraverso il cielo nella regione in cui era diretta la navicella spaziale New Horizons. La missione, con un obiettivo primario di esplorare e caratterizzare Plutone, ha rappresentato un'opportunità unica per cercare un altro oggetto planetario nella lontana "terza regione" del sistema solare, la Cintura di Kuiper. Lanciato nel gennaio 2006, New Horizons non ha avvicinato Plutone a più di nove anni dopo, nel luglio 2015. Se il team non fosse riuscito a trovare un nuovo obiettivo per l'astronave, sarebbero probabilmente passati decenni prima che un altro veicolo spaziale potesse essere approvato, costruito e pilotato verso le parti esterne del sistema solare.
"Ci vorrà così tanto tempo prima che un'altra missione sia là fuori, sentiamo una certa responsabilità per assicurarci di guardare sotto ogni roccia", afferma Weaver.
Ora, l'oggetto target, noto per la sua designazione dal Minor Planet Center, 2014 MU69, è stato rivelato per la prima volta. Il lontano corpo planetario è un binario di contatto a due lobi, il che significa che in precedenza erano due oggetti che si formavano separatamente e poi si scontravano delicatamente l'uno con l'altro e si fondevano insieme. Il lobo più grande è circa tre volte il volume di quello più piccolo e il 2014 MU69 ha una tonalità rossastra, che si ritiene sia il risultato delle radiazioni nel sistema solare esterno. Dalle prime immagini, il team ritiene che l'oggetto possa essere coperto da caratteristiche come colline, creste e altipiani. 2014 MU69 ruota una volta ogni 15 ore circa e sembra contenere ghiacci esotici come azoto o metano, qualcosa che gli scienziati cercheranno di confermare man mano che ulteriori dati sulla composizione del MU69 2014 raggiungono la Terra.
La prima immagine a colori di Ultima Thule, scattata a una distanza di 85.000 miglia (137.000 chilometri) alle 4:08 Universal Time il 1 ° gennaio 2019, evidenzia la sua superficie rossastra. A sinistra è un'immagine a colori migliorata acquisita dalla Multispectral Visible Imaging Camera (MVIC), prodotta combinando i canali del vicino infrarosso, rosso e blu. L'immagine centrale catturata dall'Imager di ricognizione a lungo raggio (LORRI) ha una risoluzione spaziale più alta rispetto a MVIC di circa un fattore cinque. A destra, il colore è stato sovrapposto all'immagine LORRI per mostrare l'uniformità del colore dei lobi Ultima e Thule. (NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute) Alan Stern, investigatore principale della missione New Horizons e vincitore del premio Ingenuity Smithsonian, ha dichiarato in una conferenza stampa presso il laboratorio di fisica applicata della John Hopkins University che l'incontro con il MU69 del 2014 è stato "un successo tecnico al di là di qualsiasi cosa mai tentata prima nel volo spaziale".
"Ha solo le dimensioni di qualcosa come Washington, DC", afferma Stern del 2014 MU69, che si trova a circa 21 miglia sul lato più lungo. “Ed è quasi riflettente come lo sporco delle varietà da giardino, ed è illuminato da un sole che è 1.900 volte più debole di quello che è fuori in una giornata di sole qui sulla Terra. Quindi, praticamente lo stavamo inseguendo nel buio a 32.000 miglia all'ora. ”
2014 MU69 è stato soprannominato Ultima Thule dal team New Horizons, una frase latina usata dai romani per descrivere regioni inesplorate a nord e, più in generale, una regione che si trova oltre il mondo conosciuto. La frase è stata usata da Virgilio nel poema Georgics e il termine "Thule" ha una lunga storia letteraria, apparendo in opere come la poesia di James Thompson del 1730 "Autunno", che è citata nel primo capitolo del romanzo di Charlotte Bronte, Jane Eyre . Versioni di “Ultima Thule” compaiono anche nel poema “Dream-Land” di Edgar Allan Poe e nelle opere di Vladimir Nabokov.
Tuttavia, la frase e il soprannome per MU69 del 2014 ha suscitato critiche poiché "Ultima Thule" era anche una regione mitica nella tradizione nazista, utilizzata dall'occultista tedesco Thule Society per descrivere una terra perduta che è stata la culla della "razza ariana". "Ultima Thule" è un soprannome non ufficiale per MU69 2014, e ora che l'oggetto è stato esplorato e caratterizzato, l'Unione Astronomica Internazionale può iniziare il processo di assegnazione di un nome ufficiale all'oggetto.
"Il termine Ultima Thule, che è molto antico, vecchio di molti secoli, forse più di 1.000 anni, è un meme meraviglioso per l'esplorazione, ed è per questo che l'abbiamo scelto", ha detto Stern alla conferenza stampa quando gli è stato chiesto del soprannome. "E direi che solo perché ad alcuni cattivi un tempo piaceva quel termine, non li lasceremo dirottare."
Mentre il sorvolo di Plutone ha rivelato un notevole mondo di geologia attiva, con fluenti ghiacciai di ghiacci esotici come monossido di carbonio e metano e imponenti montagne di ghiaccio d'acqua, si prevede che 2014 MU69 fornirà una finestra sulla storia e l'evoluzione del sistema solare stesso . 2014 MU69 è ciò che è noto come un classico oggetto della Cintura di Kuiper, che sono corpi ghiacciati e rocciosi oltre l'orbita di Nettuno che hanno orbite relativamente circolari, il che significa che a differenza di Plutone, non attraversano mai l'orbita di Nettuno. A questa grande distanza, tra circa 40 e 50 unità astronomiche, o circa 3, 5 a 4, 5 miliardi di miglia dal sole, gli oggetti classici della Cintura di Kuiper costituiscono una popolazione incredibilmente primitiva, praticamente invariata dall'alba del sistema solare.
"A causa dell'attuale orbita di [2014 MU69], pensiamo che sia stato in quella posizione per 4, 6 miliardi di anni, nel qual caso è stato tenuto in un congelamento profondo dal momento della sua formazione", afferma Weaver.
Il fatto che l'oggetto sia un binario di contatto consente agli scienziati di studiare ulteriormente il modo in cui il materiale si aggrega in oggetti come il 2014 MU69 e continua a crescere e formare pianeti completi. "In realtà è gratificante vedere questi binari di contatto quasi perfettamente formati nel loro habitat nativo", afferma Jeff Moore, team di geologia e geofisica a capo di New Horizons. “Le persone hanno ipotizzato a lungo i processi ... [di] come i gruppi primordiali iniziali si uniscono per formare quelli che sono chiamati planetesimi, che sono le cose che a loro volta continuano a creare i pianeti. Ma vedere effettivamente le cose che sono coerenti con le spiegazioni che abbiamo e le teorie che abbiamo avuto su come queste cose formano è estremamente gratificante. "
Un'illustrazione del processo di formazione di un oggetto binario di contatto. (NASA / JHUAPL / SwRI / James Tuttle Keane) A oltre 4 miliardi di miglia dal sole, il 2014 MU69 funge da residuo del materiale originale da cui si è formato il sistema solare. Stern ha chiamato 2014 MU69, "probabilmente la migliore capsula del tempo che abbiamo mai avuto per comprendere il nostro sistema solare".
Fino agli anni '90 non si sapeva che la regione oltre Nettuno non fosse vuota, ma piuttosto piena di centinaia di migliaia di oggetti in una zona distinta del sistema solare ora chiamata Cintura di Kuiper, dal nome dell'astronomo olandese-americano Gerard Kuiper, che predisse l'esistenza della regione decenni prima. La scoperta di Eris nel 2003, un pianeta nano nella Cintura di Kuiper delle stesse dimensioni di Plutone, rivelò ulteriormente il significato di questa terza regione e la sua influenza sulla formazione e l'evoluzione di tutto ciò che orbita attorno al sole.
Mentre può essere facile pensare ai pianeti del sistema solare che si formano nelle orbite in cui si trovano oggi, gli astronomi ora sanno che non era così. I pianeti giganti migrarono verso l'interno e indietro verso l'esterno mentre il sistema solare stava prendendo forma, influenzando le orbite di tutto il resto e persino espellendo alcuni oggetti dal sistema solare.
"Durante le prime decine di milioni di anni della storia del sistema solare, Giove e Saturno entrano in questa strana danza che ha causato molto caos nelle orbite di tutti i pianeti giganti", afferma Weaver. “Giove potrebbe essersi avvicinato quasi quanto l'orbita di Marte e poi rientrare di nuovo. Pensiamo che Nettuno e Urano abbiano effettivamente capovolto i posti. ... E questo ha agitato la pentola nel sistema solare, finendo con quello che abbiamo oggi. "
Mentre la pentola si muoveva, gli astronomi ritengono che alcuni oggetti nella Cintura di Kuiper come il 2014 MU69 siano stati lanciati verso l'interno su traiettorie ellittiche che passano vicino al sole prima di tornare indietro in regni lontani. Oggi chiamiamo queste comete oggetti e quando ci si avvicina al sole, i ghiacci vicino alla superficie vengono riscaldati e sublimati in gas, formando un "coma" o una sfera di gas che circonda il nucleo roccioso della cometa, chiamato nucleo.
"Ogni volta che vediamo comete dobbiamo ricordare che sono post-toasties", dice Moore. “Sono stati fritti, scoppiettanti e scricchiolanti dal sole, e sono esempi gravemente danneggiati di ex oggetti della Cintura di Kuiper. E quindi essere in grado di uscire e vedere un oggetto incontaminato della Cintura di Kuiper ci dice ora che effettivamente i binari di contatto si formano davvero, e forse quando vediamo le comete stiamo vedendo versioni più piccole di binari di contatti molto danneggiati. "
Al momento, solo l'uno per cento dei dati memorizzati su New Horizons è stato ricevuto dal team scientifico sul campo. Il veicolo spaziale trasmetterà dati sulla Terra per i prossimi 20 mesi, rivelando di più sulla topografia e la composizione del MU69 2014. Nel frattempo, New Horizons continuerà il suo volo verso il bordo del sistema solare a circa 30.000 mph, ma i suoi giorni di esplorazione non sono ancora finiti.
"Il veicolo spaziale è in ottima salute", afferma Stern, aggiungendo che New Horizons ha una potenza sufficiente nel suo generatore termoelettrico a radioisotopi (RTG) per funzionare per altri 15-20 anni. L'imbarcazione può continuare le operazioni scientifiche a circa 2, 5 volte la sua attuale distanza dal sole, e ha abbastanza carburante rimasto per azionare i suoi propulsori per cambiare rotta verso un altro oggetto. (Il team di New Horizons ha dovuto effettuare correzioni multiple della traiettoria che portavano al flyby con MU69 del 2014.) Mentre continua a volare verso il bordo del sistema solare, New Horizons terrà d'occhio gli ulteriori corpi planetari da studiare, sia tramite osservandoli attraverso le sue telecamere telescopiche o, se siamo fortunati, volando vicino ad un altro oggetto.
"La chiave della scienza che facciamo è se sta studiando oggetti da remoto con i nostri telescopi, o se quella scienza nella Cintura di Kuiper includerà anche un altro sorvolo", afferma Stern. "E non posso darti la risposta oggi, perché non lo sappiamo."
Per ora, il team non vede l'ora di ricevere i dati rimanenti sul veicolo spaziale per saperne di più sul 2014 MU69, il mondo più lontano e antico mai esplorato.
