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Tutti i movimenti della Terra

27 Giu

Proprio ieri, una nostra cara lettrice ci ha fatto una domanda molto interessante nella sezione:

Hai domande o dubbi?

Come potete leggere, si chiede se esiste una correlazione tra i moti della Terra e l’insorgere di ere di glaciazione sul nostro pianeta. Rispondendo a questa domanda, mi sono reso conto come, molto spesso, e non è certamente il caso della nostra lettrice, le persone conoscano solo i moti principali di rotazione e rivoluzione. A questo punto, credo sia interessante capire meglio tutti i movimenti che il nostro pianeta compie nel tempo anche per avere un quadro più completo del moto dei pianeti nel Sistema Solare. Questa risposta, ovviamente, ci permetterà di rispondere, anche in questa sede, alla domanda iniziale che è stata posta.

Dunque, andiamo con ordine, come è noto la Terra si muove intorno al Sole su un’orbita ellittica in cui il Sole occupa uno dei due fuochi. Questo non sono io a dirlo, bensì questa frase rappresenta quella che è nota come I legge di Keplero. Non starò qui ad annoiarvi con tutte le leggi, ma ci basta sapere che Keplero fu il primo a descrivere cinematicamente il moto dei pianeti intorno ad un corpo più massivo. Cosa significa “cinematicamente”? Semplice, si tratta di una descrizione completa del moto senza prendere in considerazione il perché il moto avviene. Come sapete, l’orbita è ellittica perché è la legge di Gravitazione Universale a spiegare la tipologia e l’intensità delle forze che avvengono. Bene, detto molto semplicemente, Keplero ci spiega l’orbita e come il moto si evolverà nel tempo, Newton attraverso la sua legge di gravitazione ci dice il perché il fenomeno avviene in questo modo (spiegazione dinamica).

Detto questo, se nel nostro Sistema Solare ci fossero soltanto il Sole e la Terra, quest’ultima si limiterebbe a percorrere la sua orbita ellittica intorno al Sole, moto di rivoluzione, mentre gira contemporaneamente intorno al suo asse, moto di rotazione. Come sappiamo bene, il primo moto è responsabile dell’alternanza delle stagioni, mentre la rotazione è responsabile del ciclo giorno-notte.

Purtroppo, ed è un eufemismo, la Terra non è l’unico pianeta a ruotare intorno al Sole ma ce ne sono altri, vicini, lontani e più o meno massivi, oltre ovviamente alla Luna, che per quanto piccola è molto vicina alla Terra, che “disturbano” questo moto molto ordinato.

Perche questo? Semplice, come anticipato, e come noto, due masse poste ad una certa distanza, esercitano mutamente una forza di attrazione, detta appunto gravitazionale, direttamente proporzionale al prodotto delle masse dei corpi e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza. In altri termini, più i corpi sono massivi, maggiore è la loro attrazione. Più i corpi sono distanti, minore sarà la forza che tende ad avvicinarli. Ora, questo è vero ovviamente per il sistema Terra-Sole ma è altresì vero per ogni coppia di corpi nel nostro Sistema Solare. Se Terra e Sole si attraggono, lo stesso fanno la Terra con la Luna, Marte con Giove, Giove con il Sole, e via dicendo. Come è facile capire, la componente principale delle forze è quella offerta dal Sole sul pianeta, ma tutte queste altre “spintarelle” danno dei contributi minori che influenzano “in qualche modo” il moto di qualsiasi corpo. Bene, questo “in qualche modo” è proprio l’argomento che stiamo affrontando ora, cioè i moti minori, ad esempio, della Terra nel tempo.

Dunque, abbiamo già parlato dei notissimi moti di rotazione e di rivoluzione. Uno dei moti che invece è divenuto famoso grazie, o forse purtroppo, al 2012 è quello di precessione degli equinozi, di cui abbiamo già parlato in questo articolo:

Nexus 2012: bomba a orologeria

Come sapete, l’asse della Terra, cioè la linea immaginaria che congiunge i poli geografici ed intorno al quale avviene il moto di rotazione, è inclinato rispetto al piano dell’orbita. Nel tempo, questo asse non rimane fisso, ma descrive un doppio cono come mostrato in questa figura:

Moto di precessione degli equinozi e di nutazione

Moto di precessione degli equinozi e di nutazione

Il moto dell’asse è appunto detto di “precessione degli equinozi”. Si tratta di un moto a più lungo periodo dal momento che per compiere un intero giro occorrono circa 25800 anni. A cosa è dovuto il moto di precessione? In realtà, si tratta del risultato di un duplice effetto: l’attrazione gravitazionale da parte della Luna e il fatto che il nostro pianeta non è perfettamente sferico. Perché si chiama moto di precessione degli equinozi? Se prendiamo la linea degli equinozi, cioè quella linea immaginaria che congiunge i punti dell’orbita in cui avvengono i due equinozi, a causa di questo moto questa linea si sposterà in senso orario appunto facendo “precedere” anno dopo anno gli equinozi. Sempre a causa di questo moto, cambia la costellazione visibile il giorno degli equinozi e questo effetto ha portato alla speculazione delle “ere new age” e al famoso “inizio dell’era dell’acquario” di cui, sempre in ambito 2012, abbiamo già sentito parlare.

Sempre prendendo come riferimento la figura precedente, notiamo che c’è un altro moto visibile. Percorrendo il cono infatti, l’asse della Terra oscilla su e giù come in un moto sinusoidale. Questo è noto come moto di “nutazione”. Perché avviene questo moto? Oltre all’interazione della Luna, molto vicina alla Terra, anche il Sole gioca un ruolo importante in questo moto che proprio grazie alla variazione di posizione relativa del sistema Terra-Luna-Sole determina un moto di precessione non regolare nel tempo. In questo caso, il periodo della nutazione, cioè il tempo impiegato per per compiere un periodo di sinusoide, è di circa 18,6 anni.

Andando avanti, come accennato in precedenza, la presenza degli altri pianeti nel Sistema Solare apporta dei disturbi alla Terra, così come per gli altri pianeti, durante la sua orbita. Un altro moto da prendere in considerazione è la cosiddetta “precessione anomalistica”. Di cosa si tratta? Abbiamo detto che la Terra compie un’orbita ellittica intorno al Sole che occupa uno dei fuochi. In astronomia, si chiama “apside” il punto di massima o minima distanza del corpo che ruota da quello intorno al quale sta ruotando, nel nostro caso il Sole. Se ora immaginiamo di metterci nello spazio e di osservare nel tempo il moto della Terra, vedremo che la linea che congiunge gli apsidi non rimane ferma nel tempo ma a sua volta ruota. La figura seguente ci può aiutare meglio a visualizzare questo effetto:

Moto di precessione anomalistica

Moto di precessione anomalistica

Nel caso specifico di pianeti che ruotano intorno al Sole, questo moto è anche chiamato di “precessione del perielio”. Poiché il perielio rappresenta il punto di massimo avvicinamento di un corpo dal Sole, il perché di questo nome è evidente. A cosa è dovuta la precessioni anomalistica? Come anticipato, questo moto è proprio causato dalle interazioni gravitazionali, sempre presenti anche se con minore intensità rispetto a quelle del Sole, dovute agli altri pianeti. Nel caso della Terra, ed in particolare del nostro Sistema Solare, la componente principale che da luogo alla precessione degli apsidi è l’attrazione gravitazionale provocata da Giove.

Detto questo, per affrontare il prossimo moto millenario, torniamo a parlare di asse terrestre. Come visto studiando la precessione e la nutazione, l’asse terrestre descrive un cono nel tempo (precessione) oscillando (nutazione). A questo livello però, rispetto al piano dell’orbita, l’inclinazione dell’asse rimane costante nel tempo. Secondo voi, con tutte queste interazioni e questi effetti, l’inclinazione dell’asse potrebbe rimanere costante? Assolutamente no. Sempre a causa dell’interazione gravitazionale, Sole e Luna principalmente nel nostro caso, l’asse della Terra presenta una sorta di oscillazione variando da un massimo di 24.5 gradi ad un minimo di 22.1 gradi. Anche questo movimento avviene molto lentamente e ha un periodo di circa 41000 anni. Cosa comporta questo moto? Se ci pensiamo, proprio a causa dell’inclinazione dell’asse, durante il suo moto, uno degli emisferi della Terra sarà più vicino al Sole in un punto e più lontano nel punto opposto dell’orbita. Questo contribuisce notevolmente alle stagioni. L’emisfero più vicino avrà più ore di luce e meno di buio oltre ad avere un’inclinazione diversa per i raggi solari che lo colpiscono. Come è evidente, insieme alla distanza relativa della Terra dal Sole, la variazione dell’asse contribuisce in modo determinante all’alternanza estate-inverno. La variazione dell’angolo di inclinazione dell’asse può dunque, con periodi lunghi, influire sull’intensità delle stagioni.

Finito qui? Non ancora. Come detto e ridetto, la Terra si muove su un orbita ellittica intorno al Sole. Uno dei parametri matematici che si usa per descrivere un’ellisse è l’eccentricità, cioè una stima, detto molto semplicemente, dello schiacciamento dell’ellisse rispetto alla circonferenza. Che significa? Senza richiamare formule, e per non appesantire il discorso, immaginate di avere una circonferenza. Se adesso “stirate” la circonferenza prendendo due punti simmetrici ottenete un’ellisse. Bene, l’eccentricità rappresenta proprio una stima di quanto avete tirato la circonferenza. Ovviamente, eccentricità zero significa avere una circonferenza. Più è alta l’eccentricità, maggiore sarà l’allungamento dell’ellisse.

Tornando alla Terra, poiché l’orbita è un’ellisse, possiamo descrivere la sua forma utilizzando l’eccentricità. Questo valore però non è costante nel tempo, ma oscilla tra un massimo e un minimo che, per essere precisi, valgono 0,0018 e 0,06. Semplificando molto il discorso, nel tempo l’orbita della Terra oscilla tra qualcosa più o meno simile ad una circonferenza. Anche in questo caso, si tratta di moti millenari a lungo periodo ed infatti il moto di variazione dell’eccentricità (massimo-minimo-massimo) avviene in circa 92000 anni. Cosa comporta questo? Beh, se teniamo conto che il Sole occupa uno dei fuochi e questi coincidono nella circonferenza con il centro, ci rendiamo subito conto che a causa di questa variazione, la distanza Terra-Sole, e dunque l’irraggiamento, varia nel tempo seguendo questo movimento.

A questo punto, abbiamo analizzato tutti i movimenti principali che la Terra compie nel tempo. Per affrontare questo discorso, siamo partiti dalla domanda iniziale che riguardava l’ipotetica connessione tra periodi di glaciazione sulla Terra e i moti a lungo periodo. Come sappiamo, nel corso delle ere geologiche si sono susseguiti diversi periodi di glaciazione sul nostro pianeta, che hanno portato allo scioglimento dei ghiacci perenni e all’innalzamento del livello dei mari. Studiando i reperti e la quantità di CO2 negli strati di ghiaccio, si può notare una certa regolarità dei periodi di glaciazione, indicati anche nella pagina specifica di wikipedia:

Wiki, cronologia delle glaciazioni

Come è facile pensare, molto probabilmente ci sarà una correlazione tra i diversi movimenti della Terra e l’arrivo di periodi di glaciazione più o meno intensi, effetto noto come “Cicli di Milanković”. Perché dico “probabilmente”? Come visto nell’articolo, i movimenti in questione sono diversi e con periodi più o meno lunghi. In questo contesto, è difficile identificare con precisione il singolo contributo ma quello che si osserva è una sovrapposizione degli effetti che producono eventi più o meno intensi.

Se confrontiamo i moti appena studiati con l’alternanza delle glaciazioni, otteniamo un grafico di questo tipo:

Relazione tra i periodi dei movimenti della Terra e le glaciazioni conosciute

Relazione tra i periodi dei movimenti della Terra e le glaciazioni conosciute

Come si vede, è possibile identificare una certa regolarità negli eventi ma, quando sovrapponiamo effetti con periodi molto lunghi e diversi, otteniamo sistematicamente qualcosa con periodo ancora più lungo. Effetto dovuto proprio alle diverse configurazioni temporali che si possono ottenere. Ora, cercare di trovare un modello matematico che prenda nell’insieme tutti i moti e li correli con le variazioni climatiche non è cosa banale e, anche se sembra strano da pensare, gli eventi che abbiamo non rappresentano un campione significativo sul quale ragionare statisticamente. Detto questo, e per rispondere alla domanda iniziale, c’è una relazione tra i movimenti della Terra e le variazioni climatiche ma un modello preciso che tenga conto di ogni causa e la pesi in modo adeguato in relazione alle altre, non è ancora stato definito. Questo ovviamente non esclude in futuro di poter avere una teoria formalizzata basata anche su future osservazioni e sull’incremento della precisione di quello che già conosciamo.

 

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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Europa: oceani, acqua e …. (forse) vita

10 Mag

Diverse volte abbiamo parlato di esplorazione spaziale e altrettante siamo poi finiti a discutere dell’esistenza o meno di forme di vita al di fuori del nostro pianeta. Come e’ noto, uno degli aspetti senza dubbio piu’ interessanti e sentiti, anche dai non addetti ai lavori, e’ la possibilita’ che la vita si sia sviluppata anche su altri pianeti.

Personalmente, come detto tante volte, non sono assolutamente chiuso all’idea che la vita si possa essere sviluppata da qualche altra parte ma ogni qual volta si affrontano discorsi di questo tipo, si deve sempre prestare la massima attenzione nel mantenere un approccio scientifico al problema, senza finire, come avviene molto spesso in rete, a discutere di improbabili quanto assurdi avvistamenti di dischi volanti o alieni fotografati in qualche bosco sperduto.

Di queste tematiche abbiamo parlato in diversi articoli. Dapprima sotto il profilo puramnete scientifico-biologico:

Il segnale WOW!

Messaggio alieno nelle aurore?

poi discutendo invece dove cercare questa vita, introducendo il discorso degli esopianeti e della loro scoperta al di fuori del nostro Sistema Solare:

A caccia di vita sugli Esopianeti

Nuovi esopianeti. Questa volta ci siamo?

Esopianeti che non dovrebbero esserci

Ancora sugli Esopianet

In particolare, tutto il discorso degli esopianeti riguarda principalmente l’identificazione di corpi orbitanti intorno a qualche stella e che si trovano in una zona potenzialmnete adatta allo sviluppo della vita. Come discusso varie volte negli articoli precedenti, la definizione di questi parametri impone una discussione di diversi fattori, non solo legati all’irraggiamento da parte della stella centrale e dunque della posizione orbitale del pianeta stesso.

Detto questo, questa volta vorrei parlare della ricerca di vita non al di fuori del nostro Sistema Solare, bensi’ al suo interno, molto piu’ vicino di quanto si possa pensare. Molti di voi, conosceranno sicuramente Europa, uno dei satelliti orbitanti intorno a Giove e che, da diverso tempo ormai, e’ visto come un possibile candidato ad ospitare forme di vita non sulla superficie, bensi’ al suo interno.

Visto da fuori, Europa si presente come un corpo estremamente inospitale:

Il satellite di Giove Europa

Il satellite di Giove Europa

La scoperta di Europa risale addirittura la 1610, quando Galileo riusci’ ad osservarlo, insieme ad altre lune di Giove, con l’ausilio del suo telescopio appena inventato. La superficie di Europa appare praticamente liscia e priva di criteri da impatto. Le osservazioni fatte a partire dal 1995 dalla sonda Galileo hanno evidenziato la presenza di una spessa crosta fatta di ghiaccio, molto simile al pack presente sui mari polari della Terra.

Come anticipato, in superficie, l’ambiente offerto da Europa non e’ assolutamente dei migliori. La temperatura superficiale si aggira intorno ai -150 gradi centigradi con un irragiamento da parte del Sole che e’ circa 1/25 di quello che arriva sulla Terra. Vicino ai poli geografici del satellite, la situazione e’ ancora peggiore con temperature che scendono fino a -230 gradi.

Perche’ su una luna di questo tipo ci potrebbe essere la vita?

Le osservazioni fatte nel corso degli anni dai vari satelliti che hanno sorvolato Europa hanno mostrato alcuni aspetti del pianeta che potrebbero essere compatibili con una struttura interna del tutto diversa da quella che vediamo dall’esterno. Il modellamento della superficie potrebbe infatti essere dovuto a moti mareali innescati dal vicino e massivo Giove su un enorme volume di acqua liquida, o ghiaccio conduttivo, contenuta all’interno di Europa. Questa immagine mostra molto bene le due ipotesi sulla struttura interna:

Possibili modelli per la struttura interna di Europa

Possibili modelli per la struttura interna di Europa

Oltre a queste considerazioni, le misure sul magnetismo del sistema Giove-Europa hanno evidenziato la presenza di un lieve campo magnetico sul satellite e di materiale conduttivo all’interno. Basta? Niente affatto, Europa presenta anche una lieve atmosfera propria con la presenza di ossigeno prodotto dalla dissociazione dell’acqua degli strati superficiali di ghiaccio. Poi? Nel 2013 il telescopio Hubble ha mostrato enormi geyser di vapore acqueo che fuoriescono dalle zone polari di Europa e che si elevano fino a 200 Km di altezza. Anche in questo caso, anche se da confermare ovviamente, il vapore acqueo potrebbe arrivare direttamente dall’interno del satellite spinto dall’attivita’ vulcanica, interna anche in questo caso.

Ragioniamo un attimo insieme: abbiamo una serie di evidenze che ci spingono a pensare che la superficie di Europa possa essere uno strato di ghiaccio contenente al suo interno un enorme oceano di acqua liquida. Alcune domande banali: quanto e’ spesso questo strato di ghiaccio? Come avrebbe fatto la vita a formarsi in un ambiente cosi’ ostile e, soprattutto, senza un sufficiente irraggiamento da parte del sole?

Domande ovviamente lecite e su cui e’ doveroso ragionare.

Per quanto riguarda lo spessore di ghiaccio, studiando la morfologia del pianeta, il suo moto e altri parametri chimico-fisici, si suppone che questo strato possa essere spesso circa 20 Km. Inoltre, le proprieta’ magnetiche di Europa potrebbero essere compatibili con un oceano di acqua addirittura salata, proprio come quella che riempie gli oceani della nostra Terra. Certo, uno spessore di 20 Km non e’ trascurabile e proprio questo aspetto rappresenta una delle difficolta’ principali per la probabile esplorazione e la ricerca di vita su Europa. Ma, come vedremo, le soluzioni tecnologiche potrebbe esserci.

L’altra domanda che ci siamo posti e’ invece legata alla possibilita’ che ci sia vita in questo immenso oceano sotterraneo. Per prima cosa, vi ricordo un argomento discusso qualche tempo fa su questo blog:

I misteri del lago Vostok

Lago Vostok, c’e’ vita?

Come ricorderete, anche nelle profondita’ di questo lago polare si ipotizza possa essere presente la vita, sviluppata in un ambiente apparentemente ostile e completamente isolato dalla superficie. Oltre a questo, nell’mmaginario comune, la moltitudine di forme di vita che si sviluppano nei nostri mari sono possibili grazie unicamente all’energia dei raggi solari che penetrano fino a profondita’ molto elevate. Se mettiamo un “tappo” di 20 Km su questo oceano e per di piu’ all’esterno abbiamo un irraggiamento proveniente dal sole gia’ notevolmente inferiore a causa della distanza Europa-Sole, come possiamo pensare che ci possano essere le condizioni per la vita?

Anche a questa domanda abbiamo una risposta che viene direttamente da quello che abbiamo potuto osservare sul nostro pianeta. Vi mostro una foto:

Fumarola Nera

Fumarola Nera

Di cosa si tratta? Quella che vedete e’ una cosiddetta “fumarola nera”, cioe’ un punto da cui fuoriescono gas provenienti dalle profondita’ della terra. Gas come idrogeno e acido solfidrico che, a causa della presenza di una forte attivita’ vulcanica su Europa, potrebbero essere presenti anche nell’oceano che vogliamo studiare. Di che tipo di forme di vita parliamo? Nel 1977, durante una missione esplorativa nelle Galapagos, venero scoperte colonie di vermi tubo, vongole, crostacei e mitili proprio intorno ad una fumarola nera in un punto in cui la luce del Sole non poteva assolutamente arrivare. Queste forme di vita, dunque non solo batteriche, si sviluppano grazie alla cosiddetta “chemiosintesi batterica”. In questo caso, al contrario della fotosintesi in cui si usa l’energia solare per ricavare energia, il processo sfrutta processi inorganici ad alta entalpia per formare sostanze organiche come, ad esempio, il glucosio. Detto questo, capite bene come la ricerca di vita su Europa potrebbe non essere assolutamente un azzardo, bensi’ una missione in grado di portare risultati.

Bene, a questo punto abbiamo capito dove poter cercare la vita, come potrebbe essersi sviluppata ma manca da capire se esistono i mezzi e la volonta’ per una missione di questo tipo. Senza tanti giri di parole, vi riporto un link sicuramente interessante il “President budget” per il Fiscal Year 2015:

President Budget, FY15

Per la prima volta, l’esplorazione su Europa e’ stata inserita nei finanziamenti della NASA per dare avvio a quella che viene chiamata missione Clipper.

Di cosa si tratta?

Come potete immaginare, il nome Clipper sta proprio per “taglia ghiaccio”. Scopo della missione e’ dapprima quello di effettuare 45 flyby intorno ad Europa partendo da un’altezza di 2700 Km per scendere fino a 25. Durante questi passaggi, grazie agli strumenti in dotazione, Clipper potra’ esaminare molti parametri chimico fisici sia dell’atmosfera che delle emissioni gassose intorno ai poli della luna. Inoltre, potranno essere scattate foto della superficie per una ricostruzione precisa di tutto il corpo. Nella seconda fase invece, la missione avra’ il compito di atterrare sul satellite e raccogliere campioni del terreno in superficie, e a profondita’ diverse comprese tra i 2 e i 10 cm. Perche’ questa raccolta? Semplice, l’analisi di questi campioni potra’ confermare o meno la presenza di salinita’, di materiale organico e di ogni altro parametro interessante per farci comprendere la presenza di o meno di vita all’interno di Europa.

La missione Clipper, gia’ in fase di studio da qualche anno e che, se tutto va nel verso giusto, dovrebbe essere lanciata nel 2025, rappresenta senza dubbio un primo passo per uno studio dettagiato di Europa. Ovviamente, come e’ facile immaginare, in questo caso, ancora piu’ che in altri, sara’ fondamentale garantire una sterilizzazione perfetta di tutti gli strumenti al fine di non “inquinare” i campioni con eventuali forme di vita terrestri.

Oltre alla NASA, molti altri paesi ed agenzie stanno pensando a missioni specifiche su Europa e su altre lune di Giove. L’ESA, ad esempio, sta preparando la missione JUICE per lo studio delle atmosfere di alcuni satelliti gioviani, tra cui ovviamente Europa. Se i risultati di queste missioni confermeranno, o almeno saranno compatibili, con l’ipotesi di vita, si passera’ ad una fase due con l’intenzione proprio di perforare lo strato di ghiaccio ed esplorare l’oceano sottostante. Per darvi un’idea, gia’ molti pensano a come realizzare queste missioni utilizzando trivelle alimentate da combustibile nucleare in grado di fornire l’acqua calda per forare l’enorme strato di ghiaccio. Oltre a questo, saranno sicuramente presenti non piu’ rover, ma mini sommergibili automatizzati per l’esplorazione dell’oceano e la ricerca di forme di vita.

Come vedete, Europa rappresenta sicuramente un futuro molto prossimo dell’esplorazione spaziale. Da qui a qualche anno potremmo finalmente capire se questo satellite possa essere un ambiente ospitale per la vita o se dovremmo limitarci a cercare al di fuori del nostro Sistema Solare.

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Annuncio storico: siamo fuori dal Sistema Solare?

18 Set

In questo blog, diverse volta abbiamo parlato delle due sonde Voyager. Lo abbiamo fatto un po’ per passione, un po’ per raccontare la storia di questa missione che, lanciata addirittura nel 1977, ancora oggi, a distanza di cosi’ tanti anni, ci fornisce risultati importantissimi per capire come e’ fatto l’universo che ci circonda.

Oltrre a questi “nobili” scopi di cronaca, in questi articoli:

Siamo fuori dal sistema solare … o forse no?

Aggiornamento sulla Voyager-1

abbiamo parlato di queste sonde per smentire molta speculazione che e’ nata negli ultimi tempi riguardo alla missione. Come ricorderete, molto si era discusso sul fatto che la Voyager-1 fosse uscita o meno fuori dal Sistema Solare. Per ben due volte, era stato annunciato questo storico passaggio. Come visto, in almeno un’occasione, anche siti accreditati, per fretta o per approfittare della notorieta’ della missione, si erano lanciati in dichiarazioni che avevano addirittura richiesto una smentita ufficiale da parte della NASA.

La cosa piu’ importante da capire in questa discussione e’ “che cosa significa uscire fuori dal sistema solare”. Come detto in passato, non dobbiamo certo pensare che esista una linea ben marcata, una sorta di cartello stradale, che dica “benvenuti nello spazio intergalattico”.

Scientificamente, la definizione di questo passaggio non e’ semplice, ma soprattutto univoca. In linea di principio, come e’ facile immaginare, il confine tra sistema solare e spazio esterno, non puo’ certo prescindere dal nostro Sole. Qualche tempo fa, si identificava un confine del sistema solare come lo spazio dopo Plutone, cioe’ fuori dai pianeti, anche se Plutone e’ stato declassificato, che orbitano intorno al Sole. Questa definizione, anche se facilmente comprensibile e forse meglio definibile di altre, non e’ adatta per il semplice scopo che dopo Plutone, l’interazione del nostro Sole e’ ancora molto presente.

Proprio da questo concetto, nasce la definizione di confine con lo spazio intergalattico. Detto molto semplicemente, possiamo vederla come quella linea oltre la quale gli effetti del Sole divengono minori di quelli dovuti allo spazio esterno. Anche se scientificamente questa definizione e’ molto comprensibile, immaginare questa separazione non e’ semplice, soprattutto se parliamo di regioni di spazio poco conosciute e di cui, e’ possibile, si conoscono poco le interazioni con lo spazio esterno.

Proprio da questa considerazione, come visto nell’articolo precedente, era nata la notizia falsa di qualche mese fa. Grazie ai dati forniti da Voyager-1, e’ stato possibile identificare una nuova regione la cui esistenza non era stata neanche ipotizzata prima. Vedete la potenza e l’importanza di queste missioni? Ovviamente, il modo migliore di poter studiare qualcosa e’ andare li per vedere come e’ fatto. Purtroppo, in campo cosmologico, questo non e’ quasi mai possibile. La voyager e’ gia’ ora l’oggetto piu’ lontano dalla Terra che l’uomo abbia costruito e che comunque e’ in comunicazione con noi.

Dopo questo lungo cappello introduttivo, cerchiamno invece di capire perche’ sto tornando a parlare di Voyager-1.

Solo pochi giorni fa, e’ stato fatto, finalmente, l’annuncio storico. Questa volta, a scanso di equivoci, la fonte ufficiale e’ proprio la NASA. Senza anticiparvi nulla, vi giro il link in questione:

NASA, annuncio Voyager-1

La sonda ha iniziato il suo viaggio nello spazio interstellare. Riprendendo il titolo di uno dei post precedenti: “Siamo fuori dal Sistema Solare”.

Come e’ facile immaginare, si tratta di un passo storico per l’uomo, paragonabile se volete al primo allunaggio nel 1969.

Perche’ e’ stato fatto l’annuncio? Come ci si e’ accorti del passaggio?

In realta’, anche se l’annuncio e’ del 12 settembre 2013, lo storico passaggio e’ avvenuto mesi prima, ma non e’ stato possibile determinarlo. Mi spiego meglio.

Per determinare il confine con il Sistema Solare, si cerca di evidenziare una zona in cui la densita’ del plasma di particelle cresce notevolmente rispetto ai valori standard. Detto molto semplicemente, le particelle emesse dal sole formano una sorta di bolla che ricopre quello che chiamamiamo sistema solare ed esiste un confine tra dentro e fuori offerto dell’eliopausa.

Cosa si e’ visto dai dati di Voyager?

Grazie ad una potente emissione solare che ha scagliato particelle verso l’esterno, i sensori di Voyager hanno potuto misurare la densita’ elettroncia intorno alla navicella. In questo modo, anche senza un sensore di plasma, e’ stato possibile identificare la variazione di densita’ tipica dello spazio interstellare, cioe’ fuori dla sistema solare. Per poter caire quando il passaggio fosse avvenuto, i ricercatori hanno dovuto spulciare all’indietro i dati raccolti da Voyager nei mesi precedenti, per cercare di identificare gli andamenti della densita’. Da questo studio, e’ emerso che il passaggio attraverso il confine cosi’ definito era avvenuto circa un anno fa, il 25 agosto 2012.

Come e’ facile immaginare, oltre allo storico annuncio, tutti questi studi sono stati pubblicati sulla rivista Science.

E ora?

In questo istante, la Voyager si trova a circa 19 miliardi di Kilometri da Terra. I segnali inviati verso di noi hanno una potenza di appena 22 Watt e giungono fino a noi impiegando 17 ore. Sembra quasi incredibile che da Terra si riescano a percepire e identificare segnali paragonabili a quelli di una lampadina che si trova cosi’ distante nell’universo.

La sonda e’ alimentata da una batteria TRG che, a meno di sorprese, dovrebbe garantire il funzionamento della Voyager fino al 2025. A quella data, la sonda si dovrebbe trovare, spostandosi a circa 17 Km/s, a qualcoa come 25 miliardi di kilometri dal nostro pianeta. Speriamo che durante questa nuova fase del suo viaggio, possa permetterci altre importanti evidenze scientifiche.

Concludendo, lo storico annuncio dell’ingresso nello spazio interstellare e’ finalmente arrivato. La sonda Voyager e’ l’oggetto piu’ lontano dalla Terra costruito dall’uomo e che e’ ancora in contatto con noi. Dopo quanto annunciato e scritto in questo articolo, non credo sia il caso di chiedersi se questa missione e’ stata fruttuosa oppure no!

 

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La calamita piu’ potente e’ nella Via Lattea

16 Ago

In questi giorni di calura estiva, in cui la pletora di informazioni politiche ed economiche e’ ridotta all’osso, molti giornali si dedicano con lunghi articoli all’informazione scientifica. Questo non puo’ che essere un bene, anche se, molto spesso, la quantita’ di informazioni date viene allungata mettendo in mezzo un po’ di tutto e finendo per sparare qualche castroneria.

Fatto questo necessario preambolo, vi vorrei parlare di una notizia molto importante proprio di questi giorni. Come sicuramente avrete letto, un gruppo di scienziati, in larga parte composto da italiani e del nostro paese e’ anche il coordinatore, e’ riuscito per la prima volta a misurare il campo magnetico di una magnetar.

Di questa tipologia di stelle avevamo parlato in questo post:

Lampi radio dall’universo lontano

Come visto, il nome deriva dalla crasi delle parole magnetic star. Si tratta di uno stadio dell’evoluzione delle stelle, riservato a corpi con masse tra 10 e 25 volte quella del Sole, che possono trasformarsi in stelle di neutroni dotate di un notevole campo magnetico.

Quale scoperta sarebbe stata fatta?

Su alcuni giornali leggete che sono state scoperte per la prima volta le magnetar, oppure che si conoscevano in teoria ma non erano mai state viste, oppure che l’osservazione sarebbe un importante conferma piu’ precisa di qualcosa che si conosceva, ecc. Insomma, hanno scoperto o no qualcosa? Di cosa si tratterebbe?

Cerchiamo di fare un po’ di chiarezza.

Come visto nell’articolo gia’ citato, le magnetar sono state ossevate gia’ da diverso tempo nel nostro sistema solare. L’introduzione di questo particolare stadio di evoluzione stellare, risale addirittura al 1992. Fino ad oggi pero’, della caratteristica principale di queste stelle, cioe’ l’intenso campo magnetico, si avevano prove indirette osservando effetti intorno alle stelle. Attraverso la ricerca di cui stiamo parlando, e’ stato invece possibile misurare per la prima volta il campo magnetico generato, fino ad oggi solo ipotizzato. Come potete capire, si tratta di uno studio molto importante, tanto da essere pubblicato proprio in questi giorni sulla prestigiosa rivista Nature. Unica nota per i giornalisti, evitate di ridicolizzare con interventi inutili, non veri e fuorvianti una misura gia’ di per se estremamente importante nell’ambito dell’astrofisica.

Quanto e’ intenso il campo magnetico di una magnetar?

Come sicuramente avrete letto, si tratta del piu’ potente campo magnetico mai osservato prima, dell’ordine del milione di miliardi di Gauss. Ve bene, ma quanti sono un milione di miliardi di Gauss? Per capire questi numeri, e’ necessario avere un termine di confronto.

Pensate che il campo magnetico della nostra Terra e’ inferiore al Gauss. Il campo magnetico presente all’interno dell’esperimento ATLAS, il piu’ potente tra gli esperimenti del CERN, ha un’intensita’ di 20000 Gauss. Dati questi numeri, capite bene quanto immensamente piu’ alto sia il campo magnetico prodotto dalla magnetar.

Parlando invece di situzioni reali e conosciute da tutti, un campo magnetico di soli 10 Gauss a breve distanza e’ in grado di smagnetizzare qualsiasi supporto di archiviazione dei dati. Se andiamo a valori piu’ alti, il campo magnetico di una magnetar potrebbe essere letale a migliaia di kilometri di distanza. Un’intensita’ cosi’ alta, sarebbe infatti in grado di strappare letteralmente i tessuti del corpo umano, a causa delle proprieta’ magnetiche dell’acqua che li compone.

Come e’ stato misurato un campo cosi’ intenso?

Per prima cosa, la magnetar presa in esame e’ nota come SGR 0418+5729, distante da noi 6500 anni luce. Si tratta di una delle circa 20 magnetar identificate nella nostra Via Lattea. Per poter misurare il campo magnetico dela stella, ci si e’ basati sui dati raccolti durante il 2009 dal telescopio XMM-Newton dell’agenzia spaziale europea. I dati riguardavano l’emissione di raggi X dalla stella. La frequenza di queste particelle e’ infatti direttamente proporzionale all’intensita’ del campo magnetico che attraversano. In questo modo, si e’ potuti risalire ad una misura diretta del campo cercato.

Altra caratteristica importante che si e’ osservata e’ che l’intensita’ del campo sulla superficie della stella non e’ uniforme. Si sono infatti identificate zone con campi magnetici piu’ o meno intensi. Questa caratteristica era attesa e non fa che confermare i dati analizzati. Differenze superficiali sulla magnetar, potrebbero essere le cause delle emissioni cosmiche osservata in passato e del tutto simili a quelle del nostro Sole.

Concludendo, la ricerca pubblicata in questi giorni, riguarda la prima misura diretta del campo magnetico delle magnetar. lo studio di questi corpi celesti, ci potrebbe consentire di capire meglio l’origine e l’evoluzione del nostro universo. Si suppone infatti che possano esistere o siano esistite nell’universo magnetar con campo ancora piu’ intensi. Inoltre, si sospetta che proprio queste stelle siano responsabili delle violente esplosioni cosmiche, simili a quelle del nostro sole, che ogni tanto investono anche la Terra e possono, in taluni casi, portare disturbi alle telecomunicazioni.

 

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

Deep Blue Dot

19 Lug

Diverse volte abbiamo parlato di esopianeti, indicando quei corpi esterni al nostro sistema solare ma che, come avviene per la Terra, ruotano intorno ad una stella madre:

A caccia di vita sugli Esopianeti

Nuovi esopianeti. Questa volta ci siamo?

Esopianeti che non dovrebbero esserci

Ad oggi, moltissimi pianeti extrasolari sono stati individuati e studiati. Purtroppo, la grande distanza che ci separa, consente di fare importanti studi, ma di ricavare molti parametri attraverso misure indirette.

come evidenziato nei post precedenti, lo studio di questi pianeti appare molto interessante anche per la ricerca di ipotetiche forme di vita al di fuori della Terra. In questo senso, notevole importanza viene data ai pianeti orbitanti nella cosiddetta “fascia abitabile”. Come visto in passato, questa altro non e’ che la regione di spazio intorno alla stella madre dove, per implicazioni puramente meccaniche, il pianeta potrebbe essere potenzialmente in grado di ospitare la vita.

Negli ultimi anni, grazie anche ai tanti telescopi in orbita, sono stati individuati moltissimi pianeti nella fascia abitabile delle proprie stelle. Come discusso in precedenza, questo non significa affatto aver trovato la vita su altri pianeti. Se volete, in termini matematici, avere un pianeta in questa fascia e’ una condizione necessaria ma non sufficiente alla vita.

Perche’ torniamo a palrare di esopianeti?

Come potete immaginare, ogni qual volta viene pubblicata una nuova notizia inedita o interessante, facciamo un po’ il punto della situazione per capire lo stato di questa importante ricerca.

Proprio pochi giorni fa, e’ stato pubblicato un articolo che parla di HD189733B. Come ormai abbiamo imparato, questo pianeta, di dimensioni simili a Giove, ruota intorno ad una stella madre chiamata HD189733.

La stella madre e’ una nana arancione e forma un sistema planetario distante circa 63 anni luce dalla Terra.

Ricostruzione artistica di Deep Blue Dot

Ricostruzione artistica di Deep Blue Dot

Vi dico subito che il pianeta in questione non si trova nella fascia abitabile della stella ed e’ stato scoperto con la solita tecnica dei transiti, cioe’ osservando il puntino nelle immagini quando il pianeta passa di fronte alla stella madre.

Cosa ha di interessante questo pianeta?

La scoperta risale al 2005 ma, negli ultimi anni, questo pianeta ha fatto parlare di se diverse volte. Nel 2007, mediante analisi spettrometriche delle emissioni, e’ stata evidenziata la presenza di vapore acqueo nell’atmosfera del pianeta. Ad oggi, questa caratteristica e’ stata trovata soltanto in due pianeti extrasolari.

Riuscire ad individuare il vapore e’ molto importante per lo studio degli esopianeti. Come potete immaginare, questa e’ un’altra importante condizione per assicurare la vita sul pianeta.

Perche’ abbiamo detto che HD 189733B non e’ pero’ in fascia abitabile?

Questo pianeta si trova ad una distanza troppo breve dalla sua stella madre. La temperatura media in questo caso sarebbe dell’ordine dei 1000 gradi centigradi. Ovviamente, troppo alta per pensare a forme di vita.

Oltre al vapore acque, nel 2008 e’ stato pubblicato un altro articolo sempre su questo pianeta in cui, studiando le immagini catturate da Hubble, sarebbe presente metano. Cosi’ come il vapore, anche questo gas e’ molto importante per la ricerca della vita sui pianeti. Ripeto nuovamente che questo particolare pianeta non si trova nella zona abitabile della sua stella ma, nonostante questo, affinare le tecniche di analisi ci consente di avere strumenti adeguati da utilizzare anche nello studio di altri pianeti extrasolari.

Ora, proprio in questi giorni, e’ stato pubblicato un nuovo articolo su questo pianeta. Per la prima volta, e’ stata ricostruita la mappa cromatica del corpo, riuscendo dunque a ricostruire il colore del pianeta.

Cosa e’ uscito fuori?

HD 189733 apparirebbe di un bel colore blu scuro. Proprio per questo motivo, il pianeta e’ stata subito ribattezzato “Deep Blue Dot”, cioe’ punto blu scuro.

Come sappiamo bene, nel nostro sistema solare, la Terra e Nettuno godono di questa proprieta’. In particolare, per il nostro pianeta, il colore dominante e’ dovuto agli oceani.

Attenzione, qui trovate qualche ipotesi complottista in giro per la rete. C’e’ vapore, c’e’ metano, e’ blu come la Terra, qui ci stano nascondendo qualcosa e il pianeta e’ abitato.

Niente di tutto questo e’ reale ovviamente. Il blu scuro, caratteristico del pianeta, e’ dovuto, con buona probabilita’, alla presenza di silicio nell’atmosfera. Inoltre, dalle analisi fatte, si e’ evidenziato come il clima su Deep Blue non e’ affatto accogliente, con violente tempeste con venti fino a migliaia di kilometri all’ora e le temperature di cui abbiamo parlato.  Detto questo, il colore blu e’ solo dovuto al silicio in atmosfera, che riflette la luce proveniente dallla stella madre in questo intervallo di lunghezze d’onda. Dunque, assolutamente nessun oceano di acqua.

Concludendo, la ricerca sugli esopianeti continua ad andare avanti e, molto di frequente, ci riserva delle sorprese o dei notevoli passi avanti. Nel caso visto di HD 189733, e’ stato evidenziato non solo il colore blu scuro del pianeta, che ricorda molto la nostra Terra, ma soprattutto la presenza di vapore d’acqua e metano. Purtroppo, con temperature di 1000 gradi dovute alla vicinanza alla stella madre, Deep Blue non si trova assolutamente nella fascia abitabile e dunque non e’ un candidato per la ricerca di vita al di fuori del nostro sistema Solare.

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

Scoperta nuova luna di Nettuno

17 Lug

Osservando le immagini catturate dalle tante sonde in orbita, e’ possibile fare delle scoperte la cui evidenza magari prima non era stata palese. E’ proprio questo il caso della scoperta di cui vi vorrei parlare in questo articolo e che e’ stata pubblicata solo pochi giorni fa sulle riviste scientifiche.

Analizzando le immagini catturate dalla sonda Hubble tra il 2004 ed il 2009, l’astronomo Mark Showalter el SETI Institute della California, si e’ accorto di un piccolo puntino bianco vicino al pianeta Nettuno. Come anticipato dal titolo dell’articolo, quel piccolo puntino che fino ad oggi era passato inosservato e’ in realta’ una nuova luna orbitante intorno al pianeta.

Come e’ stata fatta la scoperta?

Anche Nettuno ha degli anelli di materia intorno, anche se molto meno compatti e visibili di quelli di Saturno. La presenza degli anelli, rende l’osservazione delle lune molto complicata. Come detto in precedenza, la presenza di un piccolo puntino intorno al pianeta ha fatto scattare la scintilla. Riprendendo circa 150 foto scattate da Hubble, si e’ potuta evidenziare la presenza della piccola Luna e ricavarne ovviamente i parametri orbitali.

La nuova luna, la quattordicesima di Nettuno, e’ stata chiamata S/2004 N 1. Dalle misure indiretta fatte, il corpo avrebbe un diametro non superiore ai 20 Km e ruoterebbe intorno al pianeta con un periodo di 23 ore, ad una distanza di circa 100000 kilometri. Questo periodo di rotazione e’ simile a quello degli altri satelliti che infatti ruotano, cosi’ come i dischi di cui accennavamo prima, con velocita’ molto elevata intorno al piu’ esterno tra i pianeti del Sistema Solare.

Dal punto di vista della posizione, la nuova Luna si trova tra Larissa e Prometeo, come indicato dalla ricostruzione pubblicata dalla NASA:

L'orbita della nuova luna nel sistema intorno a Nettuno

L’orbita della nuova luna nel sistema intorno a Nettuno

Come anticipato, Nettuno ha ben 14 satelliti che gli ruotano intorno di cui soltanto uno, Tritone, ha un diametro elevato, paragonabile infatti a quello della nostra Terra. Secondo la teoria astronomica maggiormente accettata, Tritone sarebbe in realta’ un pianeta nano staccato dalla fascia di Kuiper a causa dell’attrazione gravitazionale di Nettuno e che dunque sarebbe poi stato catturato su un’orbita stabile. Sempre secondo questa teoria, la cattura o la formazione, avvenuta per opera di impatti con altri corpi, delle altre lune sarebbe dunque successiva alla cattura di Tritone.

L’evidenza della nuova luna era sfuggita addirittura alla sonda Voyager 2 che nel 1989 aveva ripreso da molto vicino sia il pianeta che il sistema di anelli e lune orbitanti intorno ad esso. Il satellite appena scoperto, oltre al piccolo diametro che abbiamo riportato, ha una luminosita’ molto debole. In termini di confronto, se osserviamo il cielo stellato, la luminosita’ della nuova luna e’ ben 100 milioni di volte più debole della più debole stella visibile a occhio nudo.

Ultima curiosita’: perche’ a questa luna e’ stato dato un nome cosi’ tecnico come S/2004 N 1?

Questo in realta’ e’ un nome provvisorio. Nel prossimo incontro della Unione Astronomica Internazionale, si dovra’ decidere il nome da dare anche a questo nuovo satellite. Seguendo la tradizione, il nome sara’ sicuramente scelto tra le antiche divinita’ legate al mare, cosi’ come il nome stesso del pianeta.

Concludendo, l’osservazione di immagini raccolte da Hubble tra il 2004 e il 2009 ha permesso di identificare una nuova luna per Nettuno. Come visto, si tratta di un corpo molto piccolo, con un diametro che non supera i 20 Km. La storia di questa scoperta ci fa capire come incredibili sorprese possano venire fuori anche guadando immagini di repertorio. Questo per mostrare quanto ancora interessante e’ lo studio del nostro stesso Sistema Solare.

 

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

Aggiornamento sulla Voyager-1

1 Lug

Solo qualche mese, avevamo parlato della sonda Voyager-1, discutendo il clamoroso equivoco in cui era caduta la American Geophysical Union, che male aveva interpretato un comunicato della NASA. Come visto in questo articolo:

Siamo fuori dal sistema solare … o forse no?

intorno a Marzo, la sonda si trovava in una zona del sistema solare nota come Magnetic Highways. Qui, il campo magnetico esercitato dal Sole presentava una repentina variazione che poteva far credere che la sonda fosse uscita dal sistema solare. Nella comunita’ scientifica, questo momento di passaggio e’ atteso con trepidante attesa visto che, per la prima volta, un oggetto tecnologico costruito dall’uomo potrebbe entrare nello spazio interstellare.

La sonda Voyager

La sonda Voyager

Ovviamente, come visto nel precedente articolo, non e’ semplice definire un confine esatto per il nostro sistema solare. Come e’ facile immaginare, ruolo dominante in questa definizione viene dato al Sole. Se pensiamo alla forza gravitazionale, questa ha in realta’ un intervallo infinito in cui fa sentire i suoi effetti. Nonostante questo, si e’ soliti definire il confine del sistema solare come quella zona in cui il campo magnetico del Sole scende bruscamente e dunque non arrivano le particelle cariche emesse dalla nostra stella. Se vogliamo, questa data e’ una definizine operativa che ci permette dunque di avere un confine piu’ o meno preciso della seprazione tra il nostro sistema solare o lo spazio profondo.

Come visto anche in precedenza, questo confine e’ molto lontano dalla nostra posizione, trovandosi a circa 123 unita’ astroniche, cioe’ circa 18 miliardi di kilometri dal Sole, ben oltre l’orbita di Plutone.

Perche’ torno a parlare di questo?

Nei mesi trascorsi dal nostro ultimo aggiornamento, la Voyager-1 ha continuato a spingersi verso il confine del sistema solare e, dopo il passaggio nella Magnetic Highway, ci si aspettava da un momento all’altro l’ingresso nello spazio profondo. La sonda lanciata nel 1977, continua ad essere alimentata dalla sue batterie atomiche, e, ad intervalli regolari, invia a terra le misure sia di campo magnetico che di flussi di particelle. Proprio questi dati, come visto nella definizione operativa di confine, ci darebbero il momento storico del passaggio.

Bene, ormai a 18 miliardi di kilometri da noi, la Voyager-1, invece di entrare nello spazio interstellare, ha trovato una nuova regione del tutto inattesa dai modelli teorici.

Di cosa si tratta?

Analizzando i dati inviati a terra, i tecnici della NASA hanno trovato valori molto altalenanti sia di campo magnetico che di flusso di particelle. La regione piu’ esterna dell’eliosfera, anche detta Eliosheath o elioguaina, che e’ quella in cui ci trovavamo prima, invece di lasciare il posto allo spazio profondo, viene seguita da una regione in cui gli effetti del nostro Sole si sovrappongono a quelli delle stelle esterne al Sistema Solare. Questa regione e’ stata subito ribattezzata “Eliosheath depletion region”.

Nella nuova regione scoperta, il campo magnetico solare e’ ancora presente ma calano bruscamente i flussi di particelle cariche provenienti dalla nostra stella. Come evidenziato pero’ dagli strumenti della Voyager-1, nella regione cominciano a farsi sentire i flussi di raggi cosmici provenienti dall’esterno.

Molto interessante e’ il video pubblicato proprio dal nostro INAF per spiegare questa nuova importante scoperta:

Se vogliamo dirlo in parole semplici, la Voyager si trova ora in una zona di separazione tra il sistema solare e l’esterno, che, ovviamente, non e’ una linea. Quello che invece era inatteso, e’ questo comportamento altalenante dai valori dovuto, se vogliamo, ad un mescolamento delle linee di forza del campo magnetico del Sole con quello delle stelle esterne.

Come vedete, la sonda Voyager continua ad offirci importanti risultati. Anche se tutti siamo in attesa di questo storico passaggio nello spazio esterno, la scoperta fatta e’ del tutto inattesa e assolutamente non aspettata dai modelli teorici. La cosa piu’ affascinante e’ che la sonda venne lanciata ormai 36 anni fa per misurare importanti parametri di Giove e Saturno. A distanza di decadi, e’ ormai pronta per il passaggio verso l’esterno e continua ad inviare dati con regolarita’, regalandoci di volta in volta scoperte ed emozioni sempre nuove.

 

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

Anche il giorno e’ relativo …. se siete altrove

12 Giu

Pensandoci, chissa’ quante volte avremo detto “se ci fosse un giorno di 48 ore, riuscirei a fare tutto”. Proprio relativamente a questo vorrei parlare in questo post, aprendo una piccola parentesi curiosita’ sui pianeti del sistema solare. In particolare, vorrei discutere la durata del giorno sui diversi pianeti, confrontandola proprio coi numeri a cui siamo abituati, cioe’ quello che osserviamo direttamente sulla Terra.

Per prima cosa, vi diro’ qualcosa di “sorprendente”, la Terra gira intorno al Sole in circa 365.25 giorni e gira su se stessa in “quasi 24 ore”. Solo per curiosita’, quel 0,25 in piu’ nel periodo di rivoluzione e’ proprio il responsabile dell’inserimento di un anno bisestile ogni quattro. Questa soluzione serve a recuperare lo scarto che, in caso contrario, provocherebbe una differenza crescente tra periodo dell’anno ed effettiva posizione intorno al Sole.

Bene, l’alternarsi delle stagioni, che indica l’anno terrestre, e’ semplicemnete dato dalla pozione della Terra sull’orbita fatta intorno al Sole. Come detto, in poco piu’ di 365 giorni, la Terra tornera’ nella stessa posizione.

Quello che invece chiamiamo giorno, cioe’ l’alternarsi di luce e buio, dura 24 ore. Cosa significa Ogni 24 ore torniamo a vedere il Sole nella stessa posizione.

Questo ovviamente e’ vero per la Terra. Cosa possiamo dire per gli altri pianeti?

sistema_solare

Come potete immaginare, le durate del giorno e dell’anno di un pianeta del Sistema Solare dipendono dai parametri orbitali del pianeta stesso. Per quanto riguarda il periodo impiegato a percorrere l’intera orbita, pianeti piu’ lontani dal Sole dovranno percorrere un percorso piu’ lungo per tornare nella stessa posizione, e questo fa si che i periodi siano via via crescenti quando ci allontaniamo dal Sole.

Ecco una tabella con i periodi di rivoluzione dei pianeti del Sistema Solare:

Pianeta Planet Rotazione

Rotation

Rivoluzione

Revolution

Plutone Pluto ~6gg 247,7 anni/years
Nettuno Neptune 16h 165 anni/years
Urano Urans -11h 84 anni/years
Saturno Saturn 10h 40′ 29,46 anni/years
Giove Jupiter 10 h 11,86 anni/years
Marte Mars ~24 h 687 giorni/days
Terra Earth 24 h 365 giorni/days
Venere Venus -243 gg 225 giorni/days
Mercurio Mercury 59 gg 88 giorni/days

oltre a questi, trovate anche i periodi di rotazione dei corpi. Fate attenzione ad una cosa, i segni negativi che compaiono per due pianeti, Urano e Venere, servono solo per indicare il moto retrogrado questi pianeti, cioe’ il fatto che questi corpi girino al contrario sull’orbita rispetto gli altri.

Questa tabella ci permette subito di calcolare il periodo dell’anno dei pianeti che, ad esempio, nel caso di Venere sara’ di 225 giorni.

Cosa possiamo dire riguardo al giorno?

Facciamo subito una distinzione molto importante. Quello che comunemente siamo abituati ad indicare come giorno e’ inteso come il lasso di tempo che la Terra impiega a fare un giro su se stessa. In astronomia, questo e’ noto come “giorno siderale” o “giorno sidereo”. Prima pero’, abbiamo definito, intuitivamente, il giorno in maniera diversa, cioe’ come l’alternarsi della luce e del buio. In tal senso, per un osservatore che potrebbe anche ignorare il moto di rotazione del pianeta intorno all’asse, il giorno altro non e’ che il lasso di tempo che serve per fare un intero ciclo luce-buio.

In tal senso, tra i pianeti del sistema solare, molto interessante e’ il caso di Mercurio. Come sappiamo, Mercurio e’ il piu’ interno dei pianeti del sistema solare ed inoltre e’ quello che presenta un’eccentricita’ maggiore dell’orbita. Cosa significa? Semplicemente, l’ellisse percorsa da Mercurio intorno al Sole, presenta la maggiore differenza tra asse maggiore e minore. Detto in altri termini, l’orbita di Mercurio e’ quella che maggiormente si allontana da una circonferenza. Per la precisione, l’eccentricita’ di Mercurio sarebbe seconda a quella di Plutone che pero’ e’ stato declassato da pianeta a planetoide.

Come visto nella tabella, il periodo di rivoluzione di Mercurio e’ di circa 88 giorni, mentre servono 59 giorni per completare il giro intorno all’asse. Da questi numeri, Mercurio ogni due rivoluzioni fa tre giri intorno al proprio asse.

Fate attenzione pero’, se parliamo di giorno sidereo, in questo caso le 24 ore che abbiamo sulla Terra divengono 59 giorni. Ancora piu’ marcata e’ la differenza se parliamo di periodi diurni e notturni. Data la grande eccentricita’, mentre Mercurio gira su stesso, si avvicina e si allontana notevolmente dal Sole. Questo moto fa si che il giorno inteso come alternarsi buio-luce duri su Mercurio ben 176 giorni. Dati i numeri sulla tabella, il giorno dura piu’ o meno il doppio di un anno.

Pensando a come siamo abituati a concepire il tempo sulla Terra, e’ molto difficile immaginare la situazione di Marcurio. Praticamente, aspettando che faccia buoi (o luce in alternativa), vedremo passare per due volte tutte le stagioni.

Ovviamente non c’e’ nulla di misterioso in questo fatto, e’ solo una curiosita’, a mio avviso interessante, che si evidenzia sui pianeti del Sistema Solare.

Per completezza, se l’orbita di Mercurio fosse circolare, data la sua vicinanza al Sole, gli effetti di marea farebbero si che il pianeta mostrerebbe sempre la stessa faccia, esattamente come avviene per la Luna.

Sempre in termini di curiosita’, proviamo ad immaginare di essere sulla Luna e che la Terra sia il nostro Sole. In questo senso, poiche’ come visto in questo post:

Spettacolo lunare per il 23 Giugno

a parte piccole variazioni, la Luna mostra sempre la stessa faccia alla Terra, il giorno durerebbe un tempo infinito. Se fossimo sulla faccia verso Terra, illuminata in questo esperimento mentale, sarebbe sempre giorno, in caso contrario sarebbe sempre notte perche’ ci troveremmo sempre dall’altra parte.

Concludendo, i moti dei pianeti intorno al Sole presentano ovviamente delle differenze anche marcate tra loro. Parlando di giorno sidereo, cioe’ come il periodo necessario al pianeta per compiere un moto di rotazione intorno al proprio asse, passiamo da poche ore fino a decine di giorni. Per quanto riguarda invece il giorno inteso come alternanza luce-buio, in questo caso si devono considerare contemporaneamente sia il moto di rotazione che la rivoluzione. In tal senso, come nel caso di Mercurio, si possono avere situazioni apparentemente curiosieper noi che siamo abituati a vivere sulla Terra.

 

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Acqua su Giove?

26 Apr

Come sapete, ogni tanto e’ interessante dare uno sguardo al nostro sistema solare, anche per presentare gli ultimi lavori scientifici pubblicati che, di volta in volta, ci permettono di capire meglio alcune caratteristiche dello spazio in cui viviamo.

Questa volta, la mia attenzione e’ stata attrata da un articolo pubblicato proprio in questi giorni, in cui viene presentata la scoperta fatta dagli scienziati dell’ESA che sono riusciti finalmente a dimostrare l’origine dell’acqua osservata nell’atmosfera di Giove. Come ipotizzato gia’ diversi anni fa, questa acqua non appartiene a Giove ma e’ stata portata sul pianeta dall’impatto con la cometa Shoemaker-Levy nel 1994.

Forse, piu’ di qualcuno ricordera’ l’attenzione mediatica su questa cometa quasi 20 anni fa. La Shoemaker-Levy venne scoperta nel 1993 e attiro’ subito l’attenzione degli astronomi perche’ per la prima volta venne osservato un corpo di questo tipo orbitare intorno ad un pianeta invece che al Sole. La cometa infatti, durante un passaggio all’interno del Sistema Solare, venne catturata dall’interazione gravitazionale di Giove e quindi inizio’ ad orbitare intorno al pianeta. La stretta orbita seguita dalla Shoemaker-Levy face subito capire che a distanza di poco tempo, la cometa avrebbe finito per impattare contro il pianeta. Dalle simulazioni del tempo, fu possibile infatti determinare con precisione il periodo dell’impatto, ipotizzato tra il 10 e il 20 luglio 1994.

Alla notizia dell’impatto, non solo molte sonde in orbita, ma anche molti telescopi a terra, di cui un numero enorme di stazioni amatoriali, vennero puntate verso Giove per osservare in diretta l’evento. L’impatto avvenne esattamente il 16 Luglio 1994, ma purtroppo nel lato non visibile a Terra di Giove. L’evento venne comunque registrato in diretta dalla sonda Galileo che pote’ osservare dal vivo l’ingresso in atmosfera dei 27 frammenti principali del nucleo cometario, che si era frantumato a causa di un precedente passaggio intorno al pianeta. La rapida velocita’ di rotazione di Giove, permise dopo pochi minuti di osservare i residui dell’impatto anche da Terra. Nell’atmosfera di Giove erano presenti delle vaste macchie nere causate appunto dall’ingresso ad alta velocita’ dei frammenti della Shoemaker-Levy.

Impatto della Schoemaker-Levy su Giove

Impatto della Schoemaker-Levy su Giove

Oltre alla spettacolarita’ dell’evento, la collisione della cometa, permise di ottenere notevoli informazioni astronomiche. Prima di tutto, fu possibile studiare gli strati piu’ profondi dell’atmosfera del pianeta, non raggiungibili con gli strumenti dell’epoca, inoltre, l’impatto apri’ nuovi scenari scientifici sugli studi del nostro sistema solare.

Successivamente, analizzando le macchie nere ancora oggi presenti su Giove, si capi’ che queste erano dovute ad una concentrazione anomala di acqua nell’atmosfera del pianeta. L’origine di questa acqua, rimase un mistero fino ai giorni nostri.

Come anticipato, il nuovo studio dell’ESA pubblicato in questi giorni, ha evidenziato come le tracce d’acqua presenti nell’atmosfera di Giove siano proprio dovute all’impatto con la Shoemaker-Levy. Detto in altri termini, l’acqua non appartiene a Giove, ma e’ stata proprio portata dalla cometa. Questo risultato e’ stato possibile sfruttando le osservazione nell’infrarosso del satellite Herschel. Questa sonda e’ stata in realta’ lanciata per studiare le proprieta’ degli Esopianeti, di cui abbiamo parlato in questi post:

Nuovi esopianeti. Questa volta ci siamo?

A caccia di vita sugli Esopianeti

ma si e’ rivelata una strumento molto preciso anche per analizzare i corpi del nostro sistema solare.

Come anticipato, l’ipotesi che l’acqua fosse stata portata dalla cometa era stata formulata gia’ nel 1994, proprio da un gruppo di astronomi italiani del nostro istituto di astrofisica. In questo caso, sfruttando la particolare emissione delle molecole d’acqua, si era ipotizzata l’origine di quanto osservato. Solo per completezza, vi dico anche che questa innovativa tecnica per l’epoca, e’ esattamente la stessa utilizzata oggi per cercare eventuale acqua sui pianeti al di fuori del sistema solare.

Immagine di Giove dopo l'impatto

Immagine di Giove dopo l’impatto

L’osservazione della Shoemaker-Levy e’ stato, come detto, il primo caso di cometa caduta su un pianeta del sistema solare. Come visto in questo post:

Adesso e’ il turno di Marte

sappiamo che anche nel 2014 un’altra cometa, la Siding Spring, cadra’ invece su Marte ed anche in questo caso, l’evento consentira’ sicuramente di raccogliere nuove ed importanti informazioni sul nostro sistema solare.

Concludendo, l’osservazione condotta dall’ESA ha consentito, a distanza di 20 anni, di determinare con certezza che l’acqua osservata nell’atmosfera di Giove e’ stata portata dall’impatto con la cometa Shoemaker-Levy. Questo genere di eventi sono sempre possibili all’interno del nostro sistema solare ed infatti nel 2014 un evento di questo tipo e’ atteso per Marte. La storia della Shoemaker-Levy ci consente anche di ricordare il ruolo di Giove come scudo per i pianeti del sistema solare interno. La sua grande massa infatti attira molti oggetti provenienti dallo spazio profondo di fatto proteggiando anche il nostro pianeta.

 

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Addomesticare gli asteroidi

13 Apr

Come sappiamo bene, dopo l’evento russo di Chelyabinsk, in rete e’ esplosa una vera e propria psicosi per la minaccia alla Terra che potrebbe provenire dallo spazio. Delle tante voci catastrofiste ne abbiamo parlato in diversi post e, come visto, a parte il caso russo che ha provocato 1200 feriti tra la popolazione, tutte le altre notizie che vorrebbero esplosioni in varie parti del mondo sono tutte false.

Questa volta pero’ vorrei scrivere un articolo, sempre su questo argomento, ma orientato, finalmente, a qualcosa di piu’ scientifico. A parte scatenare gli animi catastrofisti, l’evento russo ha anche rilanciato i discorsi sulla difesa spaziale che, negli ultimi anni, avevano subito un rallentamento e notevoli tagli di budget.

Come sappiamo bene, la NASA, cioe’ l’ente spaziale americano, sta attraversando un periodo non semplice a causa dei numerosi tagli ai finanziamenti e soprattutto dopo la chiusura del programma Shuttle. Come visto in questo articolo:

I lanci spaziali del futuro

esistono ovviamente molte proposte per sostituire il vecchio programma e molte di queste, sempre a causa dei ridotti finanziamenti, stanno andando avanti proprio grazie alla collaborazione con aziende private. Solo per darvi qualche numero, per il 2014, la NASA ha chiesto al presidente Obama un budget complessivo di 17 miliardi e 715 milioni, praticamente in linea con i finanziamenti sia del 2013 che del 2012. Questa cirfra dovra’ ora essere discussa dal congresso ma la NASA assicura che questa cifra, ripeto senza nessun aumento, e’ quella necessaria per mantenere in vita i progetti in corso. In caso di tagli, probabilmente ci si trovera’ costretti a chiudere alcune missioni.

Tra le varie voci del finanziamento, ce n’e’ anche una molto interessante per l’argomento che stiamo discutendo. Si tratta del progetto “Asteroids Iniatiative”, per una cifra iniziale di 105 milioni di dollari ed un costo complessivo di 2.5 miliardi.

Cosa sarebbe questo “Asteroids Iniziative”?

Come visto in questo post:

Asteroidi: sappiamo difenderci?

Ci sono moltissimi progetti in corso di studio per pensare ad un sistema di difesa in caso di asteroide in rotta di collissione con la Terra. Oltre a questi visti, la NASA ha appunto lanciato un nuovo programma che prevede uno studio molto ravvicinato degli oggetti vicini alla Terra e potenzialmente pericolosi (NEO, near Earth objects).

Come facciamo a studiare un asteroide con tutta calma? Semplice, basta portarlo vicino alla Terra!

Anche se sembra assurdo, il progetto Asteroids Iniziative prevede proprio la cattura di un asteroide di piccole dimensioni per portarlo in un’orbita vicino alla Terra, in modo che possa essere raggiunto e studiato dagli astronauti. Capite bene che per catturare un corpo del genere, ci si deve limitare ad oggetti di piccole dimensioni.

Vi mostro un video molto bello che riporta tutte le fasi della missione:

Come vedete, la missioni consiste di fasi ben distinte tra loro. Per prima cosa, una sonda appositamente costruita si avvicina all’asteroide per posizionarsi in un’orbita adatta alla cattura. Mediante una sorta di “rete da pesca” l’asteroide viene catturato e dunque agganciato alla sonda. Completata questa operazione, la sonda torna verso la Terra e si posiziona in un’orbita adatta.

Come avete visto nel video, una volta tornata la sonda, l’asteroide puo’ gia’ essere studiato dagli astronauti sfruttando le apposite aperture nello strato di contenimento. Come anticipato, sfruttando la gravita’ terrestre, l’asteroide potrebbe anche essere messo in orbita stazionaria in modo da farlo ruotare intorno alla Terra. In questo modo, il corpo, liberato del suo involucro, offrirebbe una superficie di appoggio per gli astronauti che dunque potrebbero lavorare in tutta calma.

Cosa ci si aspetta di scoprire con questa missione?

Come capite, si tratta di una missione scientifica esplorativa. Prima di tutto, la missione fornirebbe una prova diretta della possibilita’ di cattura degli asteroidi, anche nel caso in cui questi fossero in rotta di collisione con la Terra. Lo studio approfondito del corpo, darebbe poi dati molto precisi sia sulla composizione del corpo sia sui suoi parametri chimico-fisici. Questi dati sono fondamentali per poter perfezionare gli eventuali rimedi distruttivi in caso di pericolo per la Terra.

Dal punto di vista prettamente scientifico, la missione Asteroids Initiative riveste un ruolo di prim’ordine. Come e’ facilmente intuibile, la possibilita’ di studiare corpi di questo tipo in modo cosi’ ravvicinato e con gli strumenti spaziali di cui disponiamo potrebbe offrire molte delle risposte che ancora cerchiamo. In primis, un’analisi completa e non solo superficiale degli asteroidi ci puo’ permettere di capire molte cose in piu’ sull’origine di questi corpi, ma anche sull’origine del sistema solare.

Per chi fosse interessato, vi riporto anche il link alla pagina NASA dedicata a questa proposta di missione:

NASA, Asteroid Initiative

In termini strettamente finanziari, la missione offrirebbe anche uno stimolo in piu’ nel completamente e nella realizzazione dei nuovi sistemi di lancio della NASA. Il sistema SLS, di cui abbiamo parlato nel link riportato prima, sarebbe infatti il mezzo ideale per portare gli astronauti all’esplorazione dell’asteroide catturato ed in orbita intorno alla Terra.

Superficie di Eros (lato 12 metri)

Superficie di Eros (lato 12 metri)

Non pensate assolutamente che questa sia la prima missione di questo tipo realizzata dalla NASA. Come forse qualcuno ricordera’, intorno al 2000 la NASA ha realizzato anche l’importante missione NEAR, Near Earth Asteroids Rendezvous. Obiettivo di questa missione era il monitoraggio ravvicinato e prolungato di asteroidi vicini alla Terra e potenzialmente pericolosi.

Durante la missione NEAR si studiarno in dettaglio, grazie a passaggi ravvicinati, sia Mathilde che Eros. Quello che pero’ forse alcuni ignorano e’ che il 12 febbraio 2001, la sonda NEAR e’ atterrata proprio su EROS.

La scelta di EROS e’ stata fatta a causa del diametro maggiore di questo corpo. Anche se questo NEO non rappresenta un vero pericolo per la Terra, dal momento che la sua orbita non interseca la nostra, lo scopo della missione era quello di acquisire informazioni sulla struttura di questi corpi e dunque comprendere scientificamente l’origine degli stessi.

In realta’, l’atterraggio sull’asteroide non era pensato per questa missione. Dopo essere entrata in orbita intorno ad EROS, NEAR invio’, attraverso i suoi strumenti, moltissimi dati. Giunti al momento di spegnere la missione (perche’ ormai completata) gli ingegneri NASA pensarono di tentare un atterraggio su EROS. Consapevoli della difficolta’ della manovra, gli strumenti di NEAR vennero lasciati accesi durante la fase di atterraggio e la sonda invio’ moltissimi dati utili. Con enorme stupore dei tecnici, dopo l’atterraggio la sonda era ancora funzionante ed invio’ dati molto importanti per i successivi 14 giorni.

Il cratere Psyche su Eros

Il cratere Psyche su Eros

Solo per completezza, vi dico che tramite questa missione si ottennero moltissimi dati utili su EROS, sulla sua struttura interna e superficiale, ma anche parametri orbitali molto precisi che hanno consentito di migliorare notevolmente gli algoritmi ancora oggi usati nel calcolo delle orbite.

Concludendo, la psicosi asteroide scoppiata dopo il caso russo, ha riacceso anche l’interesse scientifico nello studio e nella realizzazione di sistemi di protezione contro i NEO. La missione Asteroids Initiative proposta dalla NASA prevede addirittura la cattura di un piccolo asteride per permettere ad un team di astronauti di studiare in dettaglio il corpo. Gia’ in passato ci furono molte missioni esplorative da parte della NASA, tra cui la piu’ importante e’ certamente NEAR. Al termine di questa missione, si riusci’ addirittura ad atterrare sulla superficie di EROS potendo raccogliere dati molto importanti anche dal punto di vista scientifico.

 

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