Previsioni Meteo: pioggia su Saturno

16 Apr

Fin da bambini, il pianeta del nostro sistema solare che attirava maggiormente l’attenzione, o che comunque rimaneva piu’ facilmente impresso, era senza dubbio Saturno. La caratteristica che ovviamente contraddistingue questo gigante gassoso e’  la presenza degli anelli.

Gli anelli di Saturno sono visibili da chiunque anche un telescopio di modesta entita’ ed infatti la loro prima osservazione risale al 1655 quando Huygens riusci’ a distinguerli chiaramente. Prima ancora, Galileo aveva notato delle protuberanze sulla superifice di Saturno, ma non era riuscito a distinguere bene gli anelli a causa del basso potere risolutivo del telescopio da lui stesso inventato.

Perche’ sto parlando di Saturno?

Proprio pochi giorni fa, e’ apparso un articolo sulla rivista Nature che dimostra un fenomeno molto curioso, cioe’ che su Saturno “piove”. Non sto parlando di una strana pioggia intesa come una caduta di particelle o di altre sostanze chimiche, ma proprio di acqua che cade sul pianeta.

Foto di Saturno in cui sono visibili le bande scure causate dalla pioggia

Foto di Saturno in cui sono visibili le bande scure causate dalla pioggia

Ovviamente, trattandosi di un gigante gassoso, la pioggia interessa gli strati piu’ alti dell’atmosfera di Saturno e cioe’ la sua ionosfera.

Come e’ stato possibile vedere questa pioggia? Nella figura riportata a lato, vedete una bellissima foto di Saturno scattata mediante il telescopio NIRSPEC dell’osservatorio KECK alle Hawaii. Vedete quelle bande piu’ scure presenti nell’atmosfera e che corrono parallele all’equatore del pianeta? Bene, questa bande di colore diverso sono proprio l’effetto della pioggia.

Detto questo, cerchiamo di capire meglio la ricerca.

L’atmosfera di Saturno, almeno nello strato che stiamo analizzando, e’ formata da elettroni liberi che quando vengono visualizzati all’infrarosso, come nel caso del telescopio NIRSPEC, appaiono molto luminosi dando un aspetto lucente alla ionosfera. La pioggia di cui stiamo parlando, e’ formata da particelle d’acqua caricate elettricamente che, interagendo con gli elettroni, li neutralizzano. Dato il meccanismo, capite dunque perche’ in corrispondenza delle precipitazioni la ionosfera appare piu’ scura.

La presenza di queste bande era stata gia’ osservata negli anni ’80 attraverso la sonda Voyager, ma le immagini catturate oggi, consentono prima di tutto di poter identificare con certezza l’origine di queste strutture, ma anche di osservare come circa il 40% del pianeta sia interessato dla fenomeno delle piogge.

A questo punto pero’, la domanda spontanea che possiamo porci e’: da dove viene questa pioggia?

La risposta e’ molto semplice: dagli anelli. Praticamente, gli anelli di Saturno si comportano come delle nubi intoro al pianeta, da cui vengono strappate alcune molecole di acqua che non cadono verticalmente, ma seguono il percorso mostrato nella foto precedente, dovuto al campo magnetico di Saturno.

Come forse saprete, gli anelli del pianeta sono composti principalmente da ghiaccio raggruppato in strutture che vanno del millesimo di millimetro, fino anche a qualche metro. Gli anelli sono praticamente piatti, con uno spessore medio dell’ordine dei 10 metri.

L’effetto della radiazione solare carica elettricamente le molecole d’acqua degli anelli che, a causa del forte campo magnetico di Saturno,  vengono letteralmente strappate e portate verso la superficie. Risultato di questo fenomeno e’  una vera e propria pioggia sul pianeta.

L’osservazione di questo fenomeno non e’ ovviamente fine a se stessa, ma potrebbe consentire di raccogliere molte informazioni sugli anelli e forse potrebbe aiutare a spiegare meglio l’origine di queste affascinanti strutture che circondano il pianeta.

Oggi, infatti, rimane ancora un mistero l’origine degli anelli di Saturno. Esistono ovviamente alcune ipotesi verosimili proposte, ma ancora mancano importanti tasselli per capire quale di queste ipotesi sia quella giusta.

La prima ipotesi, vorrebbe gli anelli come un residuo di un grande satellite di Saturno, distrutto dall’impatto di un asteroide o di un altro pianeta. In questo caso, i resti di questo presunto corpo, sarebbero rimasti in orbita intorno al pianeta, catturati ovviamente dalla forza di gravita’.

La seconda ipotesi vedrebbe invece gli anelli come il resto del materiale da cui si formo’ Saturno. La teoria accettata vede infatti i pianeti come formati dal raggruppamento di materiale spaziale. Nel caso di Saturno, non tutto il materiale a disposizione sarebbe stato utilizzato, ma una parte di questo sarebbe rimasto libero e cattturato in orbita dalla forza di Gravita’.

Come visto attraverso le tante osservazioni, sia da Terra che in orbita, gli anelli di Saturno presentano diversi strati man mano che ci allontaniamo dal pianeta, intervallati in alcuni casi anche da zone vuote dette “divisioni”. Ecco una foto molto dettagliata con l’indicazione di alcune strutture principali:

Struttura degli anelli di Saturno

Struttura degli anelli di Saturno

Gli anelli iniziano ad un’altezza di circa 6600 Km dalla superficie del pianeta e si estendono per oltre 120000 Km nello spazio. Come visto in precedenza, si tratta di strutture praticamente piatte e formate da blocchi piu’ o meno grandi di ghiaccio.

Lo studio dettagliato della pioggia di Saturno, puo’ aiutarci a comprendere anche l’evoluzione degli anelli. Oltre alle ipotesi viste circa la loro origine, e dimostrato il fatto che del materiale viene continuamente strappato dagli anelli per essere portato sul pianeta, gli anelli di Saturno dovrebbero avere una vita media piu’ o meno lunga in base ai presunti meccanismi di rifornimento di materiale, ma anche in base all’eta’ stessa di queste formazioni. Molto probabilmente, se gli anelli sono, come si pensa, piu’ giovani del pianeta, in un tempo piu’ o meno breve, dovrebbero scomparire a cuasa dell’erosione portata dal campo magnetico.

Crioeruzione su Encelado

Crioeruzione su Encelado

Per dirla tutta, ad oggi, solo dell’anello E, cioe’ il piu’ esterno, si sa l’origine certa ed i meccanismi di rifornimento di materiale. Il ghiaccio che compone questa struttura viene continuamente fornito dal satellite Encelado in cui sono presenti, come osservato direttamente, notevoli fenomeni di criovulcanismo. Con questo termine si intendono eruzioni di acqua, metano e ammoniaca generalmente allo stato liquido (criomagma) che non appena eruttati fondono a causa delle basse temperature. L’immagine riportata mostra proprio una foto scattata dalla soda Cassini nel 2005 della superficie di Encelado mentre e’ in corso una crioeruzione. Fenomeni di questo tipo sono stati osservati anche su alte lune del Sistema Solare e si sospetta siano presenti anche per alcuni corpi della fascia di Kuiper.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

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2 Risposte to “Previsioni Meteo: pioggia su Saturno”

  1. Renato aprile 17, 2013 a 6:14 am #

    Caro Matteo,
    Se non sbaglio Saturno é un pianeta leggero, formato in massima parte da idrogeno ed elio. La sua massa non dovrebbe farlo “addensare” intorno al nucleo. Ovviamente si parla di tempi lunghissimi. Volevo anche sapere se é stata stimata la sua età, in quanto credo sia molto giovane.
    Grazie per i post stupendi che scrivi.
    Renato.

    • psicosi2012 aprile 17, 2013 a 12:01 pm #

      Ciao Renato,
      Saturno e’ considerato appunto un gigante gassoso. Per dare un’idea, il suo raggio e’ circa 10 volte quello della Terra, ma la sua massa e’ solo 100 volte maggiore di quella del nostro pianeta. questo proprio perche’ parliamo di un pianeta gassoso rispetto ad uno roccioso come la Terra.

      Nonostante questo, e’ sempre la forza di attrazione gravitazionale che assembla i pianeti partendo dalla polvere cosmica che era presente agli albori del Sistema Solare. Per costruzione, i materiali piu’ pesanti si sono aggregati piu’ vicini al sole, ed e’ per questo che i pianeti rocciosi sono quelli interni, mentre gli elementi piu’ leggeri (idrogeno e elio) si sono concentrati piu’ esternamente formando i giganti gassosi.

      Come visto nell’articolo, l’origine degli anelli e’ ancora non nota, ma in tutte e due le ipotesi principali la forza di gravita’ gioca un ruolo determinante. A mio avviso, la seconda ipotesi e’ quella piu’ probabile, anche se ancora da dimostrare formalmente. A riprova di questo, sistemi di anelli, anche se meno intensi di quelli di Saturno, sono stati osservati su tutti e 4 i pianeti esterni del sistema solare (quelli gassosi). Come vedi, questa ipotesi e’ perfettamente in linea con la tua.

      Riguardo all’eta’ dei singoli pianeti, ufficialmente vengono tutti messi intorno a 4.5 miliardi di anni fa, anche se esistono teorie che vorrebbero tempi di formazione diversa per alcuni pianeti gassosi, ma ancora da verificare. L’unica anomalia del sistema solare e’ quella di Plutone che risulta molto piu’ piccolo dei giganti gassosi che lo precedono. Per questo motivo, si suppone un’origine diversa per Plutone, come magari la cattura da parte della forza gravitazionale di un pianetino di “passaggio” nei pressi del sistema solare.

      Spero di essere stato sufficientemente chiaro. Sono domande molto interessanti e su cui esistono ancora moltissimi punti ancora aperti. Se ci fossero ulteriori dubbi, chiedi tranquillamente. Cercare di rispondere e’ sicuramente istruttivo per tutti.

      Un caro saluto,
      Matteo

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