Sapere Scienza

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Saturno: la storia nascosta tra i suoi anelli

1 Febbraio 2019

Tra i pianeti del Sistema solare, Saturno è quello che risalta maggiormente per i suoi famosi anelli. Un "vezzo" che potrebbe scomparire in futuro ma che, per adesso, sta rivelando molto della storia e delle caratteristiche del gigante gassoso.

 

Il signore degli anelli

 

Gli anelli sono ciò che rende unico e spettacolare Saturno, il sesto pianeta del Sistema solare in ordine di distanza dalla nostra stella e il secondo più grande (il primo è Giove). È un gigante gassoso, una palla costituita per la maggior parte di idrogeno ed elio, e può contare più di 60 satelliti naturali (i più celebri sono Encelado e Titano). Il "signore degli anelli" ha avuto origine a partire dalla formazione del Sistema solare, circa 4,5 miliardi di anni fa, grazie al turbine di gas e polvere richiamato dalla forza di gravità, e ha occupato la sua attuale posizione nello spazio circa 4 miliardi di anni fa. E gli anelli? Sono composti da particelle di diverse dimensioni (dalla granulometria della polvere alla grandezza di una montagna) di ghiaccio e impurità, probabilmente pezzi di comete, asteroidi o di lune che sono state distrutte prima di raggiungere il pianeta, frantumate dalla sua potente gravità. Il sistema di anelli (curiosamente ogni anello orbita a una differente velocità attorno al pianeta) si estende per 282.000 chilometri: gli anelli sono denominati ciascuno con una lettera dell'alfabeto (nell'ordine in cui sono stati scoperti) e sono relativamente vicini l'uno all'altro tranne A e B, separati da una lacuna di 4700 chilometri, la divisione di Cassini.
Ed è Cassini-Huygens il nome della missione progettata da NASA, ESA (Agenzia Spaziale Europea) e ASI (Agenzia Spaziale Italiana), che ha il merito di aver svelato tantissimi dei segreti di Saturno, dei suoi anelli e delle sue lune e di continuare a supportare gli studi su questo pianeta anche ora che ha terminato il proprio compito, disintegrandosi nel settembre 2017.

 

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Non è per sempre: gli anelli sono un fenomeno temporaneo
 

James O'Donoghue, ricercatore del Goddard Space Flight Center della NASA, e i suoi colleghi hanno ipotizzato in un articolo pubblicato su Icarus che gli iconici anelli di Saturno potrebbero "presto" scomparire. Come hanno fatto a prevederlo? Hanno analizzato le misure delle molecole cariche elettricamente ritrovate nella parte superiore dell'atmosfera (ionosfera) di Saturno, raccolte nel 2011 dal telescopio Keck II, nelle Hawaii. La molecola in questione, H₃⁺, è formata da tre atomi di idrogeno meno un elettrone ed è prodotta in abbondanza quando le piccole particelle cariche dell'anello C si muovono a spirale lungo le linee del campo magnetico e vanno a collidere con gli atomi dell'atmosfera. Questo fenomeno è chiamato pioggia degli anelli. Dai calcoli effettuati dagli scienziati sulla quantità di H₃⁺ presente nella ionosfera è stato compreso che il tasso di "pioggia" di grani di ghiaccio dagli anelli è tale che gli anelli stessi potrebbero scomparire in 300 milioni di anni. Informazioni che sono avvalorate anche dai dati raccolti dalla sonda Cassini che, però, ha osservato che un grande quantitativo di molecole organiche e ghiaccio sta cadendo verso l'equatore di Saturno, un processo che potrebbe accelerare la scomparsa degli anelli, aspirandoli via in 100 milioni di anni.
Cassini ha anche aiutato gli scienziati a calcolare l'età degli anelli di Saturno: la misura della loro massa ha rivelato che si sono formati più di 100 milioni di anni fa. L'articolo pubblicato su Science, che conta tra gli autori alcuni dei ricercatori del Dipartimento di ingegneria meccanica e aerospaziale dell'Università Sapienza di Roma, spiega che già in precedenza si era a conoscenza della composizione degli anelli, costituiti per il 99% della massa totale da ghiaccio e per l'1% da impurità. La sonda Cassini aveva anche determinato il flusso di particelle contaminanti (microscopici granelli di silicati) presenti attorno a Saturno. Con la misura della massa degli anelli è stato, quindi, possibile risalire alla quantità di impurità accumulate e determinare il tempo necessario affinché si depositassero: da 10 a 100 milioni di anni.

 

Il mistero del giorno di Saturno

 

La durata di un giorno su Saturno è di 10 ore, 33 minuti e 38 secondi. Un mistero che è stato risolto solo ora, in quanto il pianeta non ha una superficie solida, sulla quale identificare punti di riferimento da tracciare mentre ruota, e possiede un particolare campo magnetico che nasconde la velocità di rotazione. Come sono giunti a questa soluzione gli studiosi? Ancora una volta c'è lo zampino di Cassini e degli anelli del gigante gassoso: Christopher Mankovich, astrofisico presso l'Università della California Santa Cruz, e il suo gruppo di ricerca hanno impiegato i dati raccolti dalla sonda per studiare i pattern ondulatori all'interno degli anelli. Essi sono stati usati come veri e propri sismometri (dispositivi che misurano il moto del suolo) in grado di fornire informazioni sulla struttura interna del pianeta e sul suo periodo di rotazione.

 

Continuiamo a parlare del Sistema solare, per rimanere affascinati dalla sua elegante bellezza, leggendo l'articolo di Ettore Perozzi, "Fotoracconto dello spazio". Potete acquistarlo singolarmente o con il numero di agosto 2017 di Sapere.

 

Immagine di copertina: Saturno immortalato dalla sonda Cassini. Credits: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

copertina   gennaio-febbraio 2019

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