Cassini osserva la famiglia di Saturno

La luna Giano, un satellite naturale di Saturno, conosciuto anche come Saturno X,  scoperto da Audouin Dollfus il 15 dicembre 1966. Crediti: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

La luna Giano scoperta da Audouin Dollfus il 15 dicembre 1966. (Photocredit: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute).

Come sapete, Saturno è il sesto pianeta del Sistema solare in ordine di distanza dal Sole e il secondo pianeta più massiccio dopo Giove. Composto per il 95% da idrogeno e per il 3% da elio (con una piccola percentuale di altri elementi), ha un nucleo in silicati e ghiacci, ed è circondato da uno spesso strato di idrogeno metallico e da uno strato esterno gassoso. La sua forma peculiare fu osservata per la prima volta da Galileo che nel 1610 non riuscì a risolvere completamente la figura del pianeta circondato dai suoi anelli (inizialmente il pianeta gli apparve accompagnato da altri due corpi sui lati, e pertanto lo definì “tricorporeo”), ma fu visitato per la prima volta dalla sonda statunitense Pioneer 11 nel 1979. 

Nei due anni successivi seguirono le sonde Voyager 1 e Voyager 2. Tutte e tre le sonde eseguirono dei fly-by, in quanto si limitarono a passare accanto al pianeta per poi proseguire. Diversamente, la sonda Cassini-Huygens ha come scopo principale l’esplorazione diretta della “famiglia di Saturno” e in particolare della sua luna Titano. La sonda è arrivata il primo luglio 2004 ed è da allora in orbita attorno al pianeta. La stessa missione ha permesso di osservare, nel 2005, laghi e fiumi di metano liquido sulla superficie di Titano, e nel 2006 sbuffi di vapor d’acqua emessi dalla superficie del satellite Encelado: si tratta della prima osservazione certa di acqua non ghiacciata al di fuori della Terra. Ora, la sonda NASA/ESA/ASI Cassini continua a osservare Saturno e le sue lune e a inviare immagini. Vedete due nuove immagini di Giano (che vedete in apertura) e di Titano (che vedete sotto) due delle lune tra le più studiate dagli astronomi.

La camera su Cassini ha fotografato la piccola e irregolare Giano, da molti chiamata anche Saturno X, ha un diametro di circa 179 Km e condivide la sua orbita con l’altro satellite naturale Epimeteo: le due lune, infatti, cambiano la loro posizione orbitale ogni 4 anni. Nella foto in apertura è possibile vedere la faccia di Giano rivolta verso Saturno, è stata scattata lo scorso 10 settembre 2013, da una distanza di circa 1 milione di chilometri (la luna venne scoperta nel 1966, ma per una conferma della sua esistenza abbiamo dovuto attendere il 1º marzo 1980 con la missione Voyager 1).

La luna Titano è è il più grande satellite naturale del pianeta Saturno ed uno dei corpi rocciosi più massicci dell'intero sistema solare. Crediti: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

La luna Titano è è il più grande satellite naturale del pianeta Saturno ed uno dei corpi rocciosi più massicci dell’intero sistema solare. (Crediti: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute).

Sopra vedete Titano, il satellite naturale più grande di Saturno, il secondo in grandezza del Sistema solare. In questa immagine si vede una foschia a Nord e il vortice polare a Sud. La luna ha un diametro di 5,150 Km e anche questa è la faccia rivolta verso Saturno. L’immagine è stata scattata il 20 agosto 2013 con un particolare filtro sensibile alle lunghezze d’onda vicine all’infrarosso, da una distanza di 2,5 Km. Titano fu scoperto il 25 marzo 1655 da Christiaan Huygens, che ha ispirato il nome della missione (il 2 febbraio sarà il prossimo flyby con Titano). Vi mostro ora alcune delle immagini più suggestive raccolte in questi anni.

Mosaico in alta risoluzione mostra Saturno ed i suoi splendidi anelli in tutta la loro bellezza. Notate come il pianeta si intravede attraverso gli anelli più interni, a destra poco sopra il centro. Immagini della sonda Cassini della NASA. Montaggio effettuato da Gordan Ugarkovic.

Stupenda vista di Saturno, con una grande ombra che getta sugli anelli e due delle sue lune visibili sul lato. In alto c’è la luna Teti, mentre in basso c’è Encelado. (Crediti: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute).

Immagine degli anelli di Saturno e due delle sue lune pastore: a destra c’è la piccola Pan, grande 28 km in diametro, mentre a sinistra, c’è Prometeo, grande 86 km in diametro. (Credit: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute).

Luna Epimeteo, di Saturno, vista qui in colori naturali. Si tratta di una piccola luna grande circa 112 km in diametro, e orbitante negli anelli. (Crediti: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute).

Le due immagini a seguire mostrano l’incredibile dualità morfologica di Giapeto, la più esterna delle grandi lune di Saturno. La luna non è scura e coperta di polvere bianca, ma viceversa. Giapeto è composta principalmente da ghiaccio d’acqua con una percentuale di roccia, e sarebbe bianca. Ma cosa potrebbe star creando questa coperta scura? L’ipotesi è questa: il materiale scuro è il residuo della sublimazione del ghiaccio d’acqua sulla superficie di Giapeto, forse scurita ulteriormente dall’esposizione alla radiazione solare. Data la sua lentissima rotazione, che dura oltre 79 giorni, Giapeto avrebbe avuto la maggior differenza di temperatura tra giorno e notte di tutto il Sistema Saturniano, già dall’inizio della sua formazione, prima ancora che si facessero vive le differenze. Come sapete, il materiale scuro assorbe più calore e questo fa sublimare più ghiaccio e questo porta a più zone scure e quindi più sublimazione e così via.  Si stima che nell’arco di un miliardo di anni, a temperature attuali, le aree scure hanno perso oltre 20 metri di ghiaccio per sublimazione, mentre le regioni chiare avrebbero perso appena 10 cm. Inoltre, è possibile che la quantità ingente di ghiaccio sublimato dalle regioni scure possa essere precipitato nuovamente nelle regioni chiare, più fredde. La ridistribuzione del ghiaccio è anche governata dalla bassa gravità di Giapeto e quindi le molecole di acqua possono migrare da un emisfero all’altro facilmente. Ma per iniziare questo processo serviva del materiale scuro (molto di più di quanto ne vediamo). Questo dovrebbe essere arrivato dall’impatto di asteroidi e anche dalla polvere di Phoebe, una luna che orbita nella stessa zona, e che ha subito un grandissimo impatto, perdendo molto materiale, tanto da creare un intero anello intorno a Saturno (zona in cui orbita anche Giapeto):

(Crediti: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute).

Immagine di 4 piccole lune in formazione, accanto agli anelli di Saturno. Da sinistra verso destra, abbiamo: Epimeteo, Giano, Prometeo (86 km in diametro) ed Atlante (30 km in diametro) – (Crediti: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute):

Fotografia ravvicinata della superficie di Mimas con dietro gli anelli di Saturno. (Crediti: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute).

Mimas è grande 396 km in diametro e si vede qui sotto accanto agli anelli di Saturno, illuminato dal Sole durante l’equinozio:

(Crediti: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute).

Sotto vedete una splendida foto della luna Mimas davanti agli anelli e al pianeta in ombra. Notate quanto è grande il Cratere Herschel. Anche se appena 139 km in diametro, occupa ben 1/3 della superficie della piccola luna, che è grande 396 km in diametro – è uno dei più piccoli corpi ad essere sferici. In proporzione, se si trovasse sulla Terra, sarebbe grande oltre 4.000 km in diametro. Ci sono parti del cratere che arrivano a 10-12 km di profondità, ed il picco centrale è alto 6-8 km:

(Crediti: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute).

Mimas mentre passa davanti al pianeta Saturno. (Crediti: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute).

La piccola luna Giano, immersa negli anelli di Saturno, con sullo sfondo la grande luna Titano, con la sua splendida atmosfera illuminata qui dal Sole. (Crediti: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute).

Passiamo ad un primo piano di Giano.  La luna è grande 180 km in diametro ed orbita nella stessa orbita di Epimeteo. Questo ha inizialmente confuso gli astronomi perché non sapevano distinguerle. La superficie della luna è più vecchia di altre lune simili come Pandora, ma composta comunque di ghiaccio d’acqua e roccia:

Giano. (Crediti: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute).

Dione vista in lontananza, sopra gli anelli di Saturno, mentre la sonda Cassini passava sotto il polo sud di Rea. (Crediti: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute).

Ora potete osservare la piccola luna Telesto, fotografata qui insieme alla ben più grande Rea, dietro gli anelli di Saturno, grazie alla sonda Cassini, della NASA. Telesto co-orbita nella stessa orbita della luna Teti, ed è grande appena 24 km circa in diametro:

(Crediti: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute).

Sotto vedete la luna Encelado fotografata davanti a Saturno (su cui si vedono le ombre degli anelli) dalla sonda Cassini, della NASA. Questa è la luna con la superficie più riflettente dell’intero Sistema Solare, ed ha una crosta composta in buona parte di ghiaccio d’acqua molto spesso, coperto da sottile neve. Al polo sud ci sono enormi geyser di ghiaccio d’acqua, collegati all’oceano liquido sottostante.

(Crediti: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute).

Immagine della luna Encelado, vista sotto gli anelli di Saturno, dalla sonda spaziale Cassini, della NASA. Se guardate attentamente, potete anche intravedere i geyser di acqua, al suo polo sud. (Crediti: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute).

Segue un’immagine davvero particolare ottenuta dalla sonda Cassini mentre si trovava nella parte “notturna” di Encelado, mentre questa veniva completamente illuminata dalla luce solare riflessa dalle nuvole di Saturno (dandogli questo colore giallo). Si vedono molto bene i geyser al polo sud, ma anche l’ombra che getta sull’anello e di Saturno:

(Crediti: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute).

Passiamo a Encelado illuminata dal Sole, con i suoi giganteschi geyser di ghiaccio d’acqua e minerali, davanti agli anelli di Saturno. La piccola luna è tra i posti di maggiore interesse astrobiologico di tutto il Sistema Solare, e anche se non è l’unico posto che potrebbe ospitare oceani di acqua liquida, è l’unico che lancia continuamente “campioni” di questo oceano, nello spazio, senza bisogno di mandare una missione che scavi nelle profondità della crosta di ghiaccio:

(Crediti: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute).

Con la sua crosta di ghiaccio e d’acqua, Encelado ha la superficie più riflettente dell’intero Sistema Solare. Inoltre è molto giovane, come si vede dalla mancanza di molti crateri. E’ stata modellata così dall’attività tettonica causata dall’oceano che nasconde sotto, specie la parte più attiva, con i geyser al polo Sud.

(Crediti: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute).

Sotto vedete Titano in primo piano, e sullo sfondo Saturno, gli anelli, e la luna Dione. Titano è completamente coperta da una spessa atmosfera di azoto e idrocarburi (come metano ed etano), mentre Dione è fatta principalmente di ghiaccio d’acqua e roccia, con forse segni di un passato oceano liquido (e chissà se c’è ancora qualcosa sotto).

(Crediti: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute).

Ora vedete un mosaico ad alta risoluzione del lato notturno di Titano, ottenuto dalle immagini di Cassini. Notate la tempesta al polo sud, presente tra le nuvole più alte,all’interno dell’alone che copre la luna. L’energia che arriva dal Sole, combinata con la vasta composizione chimica dell’alone di Titano, crea una vera e propria fabbrica di composti organici e si pensa che situazioni simili possano un tempo essere avvenute anche sulla Terra primordiale.

(Crediti: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute).

Dione è vista mentre passa lontana dietro la grande luna Titano, davanti alla sonda Cassini, intorno a Saturno. (Crediti: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute).

Sotto vedete Teti con, in primo piano, il gigantesco cratere Odisseo (in alto sul lato sinistro), grande più di 2/5 l’intero diametro della luna, con i suoi 445 km in diametro! Teti ha 1060 km in diametro in tutto. Adesso è molto piatto, ma un tempo il cratere ha scavato così profondamente nella piccola luna da creare fratture sulla parte opposta. Il motivo per cui ora ha una profondità minore, è perché la crosta, fatta di ghiaccio d’acqua principalmente, si è rilassata con il tempo, tornando alla forma normale. Ci sono vaste fratture sia nel cratere che intorno, lasciate probabilmente dal momento dell’impatto. Il fondale si trova principalmente a circa 3 km di profondità, ed al centro c’è ancora un picco grande intorno ai 9.000 metri.  Sulla luna c’è anche uno dei più vasti e spettacolari canyon del Sistema Solare, chiamato Itacha Chasma, visibile in basso verso destra, come una frattura prima del polo Sud.

(Crediti: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute).

Chiudo con un pezzo di storia: strepitosa immagine di Saturno e due delle sue più grandi lune (Dione e Rea) viste dal Hubble Space Telescope nel lontano 1995:

(Credit: Hubble Space Telescope).

Per saperne di più: visita il sito della missione Cassini-Huygens.

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