Gli anelli di Saturno

 traduzione di Alessandra Giannace

https://saturn.jpl.nasa.gov/science/rings/

Prima d’ora gli scienziati non avevano mai studiato la dimensione, la temperatura, la composizione e distribuzione degli anelli di Saturno, osservandole dall’orbita stessa del pianeta. La sonda Cassini è riuscita a catturare straordinarie interazioni tra le lune e gli anelli, a rilevare – degli stessi- la più bassa temperatura mai registrata finora, a scoprire che dalla luna Encelado si origina l’anello E del pianeta e, infine, ad osservare gli anelli durante l’equinozio, quando il Sole li colpisce direttamente sul bordo, rivelandone dettagli e caratteristiche mai visti prima.

Punti chiave:

1. Le particelle che formano gli anelli di Saturno possono essere minuscole come un granello di sabbia o gigantesche come montagne.
2. La sonda Cassini ha scoperto che i getti d’acqua che si osservano sulla superficie della luna Encelado forniscono la maggior parte del materiale che costituisce l’anello E, il più esterno degli anelli di Saturno.

3.Cassini ha osservato che gli anelli presentano tratti caratteristici chiamati “raggi”, i quali possono essere più lunghi del diametro della terra. Gli scienziati sostengono che siano formati da minuscole particelle ghiacciate tenute in sospensione da una carica elettrostatica, e che vivano soltanto poche ore.

4. Durante l’equinozio di Saturno, la luce solare colpisce gli anelli sul bordo e di conseguenza essi proiettano lunghe ombre rivelatrici della presenza di ammassi grandi diversi chilometri.

5.In tutto il sistema solare, nessun altro pianeta ha gli anelli belli come quelli di Saturno: sono così estesi e luminosi da essere stati scoperti non appena i primi telescopi furono puntati al cielo.

Galileo Galilei fu il primo a scandagliare i cieli con un telescopio e ad assicurarsi lo status di gigante dell’astronomia scoprendo le quattro grandi lune di Giove, nel 1610. La distanza tra Saturno ed  il Sole è circa due volte quella tra Giove ed il Sole, eppure i suoi anelli sono cosi grandi e brillanti che Galileo li scoprì nello stesso anno in cui notò le quattro lune di Giove.

Cassini ha osservato che mentre alcune delle  lune di Saturno rubano particelle agli anelli, altre ne riversano all’interno.

Nei 400 anni trascorsi dalla scoperta di Galileo, gli anelli sono diventati la caratteristica più particolare e forse anche la più riconoscibile tra tutti i pianeti del Sistema solare. Da dieci anni, la sonda Cassini li studia più da vicino di quanto altre sonde abbiano mai fatto.

Insieme alle lune, gli anelli rappresentano la terza componente essenziale del sistema di Saturno;  spessi circa 10 metri, sono composti quasi interamente da miliardi (se non addirittura migliaia di miliardi) di blocchi di acqua ghiacciata, alcuni piccoli come un granello di sabbia, altri imponenti come montagne.

La missione della sonda Cassini ha contribuito a comprendere meglio alcuni dei comportamenti più strani degli anelli e ad osservarne di nuovi.

Poche altre attrattive, nel sistema solare, sono più straordinariamente belle del pallido Saturno abbracciato dalle ombre dei suoi maestosi anelli.

 Al fine di osservare meglio la dimensione, la composizione e la distribuzione delle particelle che formano gli anelli, la sonda Cassini ha studiato  il modo in cui la luce di una stella lontana cambia quando li attraversa e come anche la luce solare venga rifratta dagli stessi.

È stato scoperto che mentre alcune delle lune di Saturno sottraggono materiale agli anelli, altre lo convogliano all’interno.

La maggior parte del materiale che si trova nell’anello E – l’anello che si estende all’esterno dei più splendenti anelli principali- proviene dalla luna Encelado, la quale orbitando intorno al pianeta, rilascia particelle ghiacciate e gas. La sonda ha inoltre scoperto che molte delle lune di Saturno orbitano letteralmente negli anelli (alcune solo parzialmente) costituiti da particelle schizzate via dalle stesse lune in seguito agli impatti con micro meteoriti.

La sonda ha persino individuato tratti caratteristici a forma d’elica, spesso lunghi migliaia di chilometri, la cui comparsa era stata segnalata per la prima volta nel 2006. Le eliche si formano per via dell’influenza gravitazionale delle piccole lune – grumi composti dallo stesso materiale degli anelli e dal diametro di circa 1 chilometro – cosi chiamate poiché più piccole di una vera luna, ma più grandi di una singola particella degli anelli.

Le piccole lune scaraventano le particelle degli anelli centinaia di metri al di sopra e al di sotto degli stessi, formando così le caratteristiche eliche immortalate dalla sonda.

Queste particelle vengono sollevate nello stesso modo in cui una barca in movimento crea una scia dietro di sé: quelle più vicine a Saturno si muovono più velocemente delle piccole lune, mentre quelle più lontane si muovono più  lentamente rispetto alle stesse, e poiché l’interazione è gravitazionale, man mano che le piccole lune orbitano, formano scie. “È come se l’acqua intorno alla piccola luna si muovesse in due direzioni opposte” ha dichiarato Linda Spilker, una degli scienziati del progetto. Nonostante queste scie gravitazionali somiglino ad eliche, non ruotano.

L’11 Agosto 2009, Cassini è diventata la prima sonda a fornire agli scienziati una vista estremamente ravvicinata degli anelli di Saturno durante il suo equinozio.

 Un pianeta “sull’orlo”

Proprio come quello della Terra, l’asse di Saturno è inclinato. Per metà del suo anno, il pianeta “inanellato” è curvato verso il Sole che illumina, quindi, la superficie superiore degli anelli. Per l’altra metà, invece, Saturno si inclina all’indietro permettendo al Sole di illuminare il polo sud cosi come la superficie inferiore degli anelli. In questo modo, per due brevi periodi in ciascuna delle orbitazioni di Saturno attorno al Sole, il bordo degli anelli è rivolto direttamente ad esso. Questo fenomeno chiamato equinozio permette ai due emisferi del pianeta di ricevere la stessa quantità di luce per un breve periodo. Tuttavia, Saturno impiega trent’anni terrestri per compiere un giro intorno al Sole e, di conseguenza, l’equinozio si verifica ogni 15 anni. Così come un albero al tramonto proietta un’ombra molto più lunga della sua effettiva altezza, l’equinozio di Saturno produce ombre che ingigantiscono le caratteristiche peculiari degli anelli, altrimenti troppo piccole per essere studiate. “Volevamo vedere se gli anelli fossero irregolari – ha detto la Spilker – ma non lo sono”. Eppure la sonda ha osservato che gli anelli di Saturno sono molto meno regolari e levigati di quanto gli scienziati pensassero.

Anche gli innumerevoli ammassi di ghiaccio negli anelli proiettano ombre enormi sugli stessi; gli scienziati pensavano fossero lunghi solo alcuni metri, ma in realtà il più grande di questi ammassi si estende per  chilometri al di sopra delle circostanti particelle. Alcuni di questi grumi sono alti quanto le Montagne Rocciose.

Durante l’equinozio, e grazie ad uno spettrometro ad infrarossi, Cassini ha monitorato la temperatura degli anelli, utile a stabilire la composizione, la dimensione, la forma e tutte le altre caratteristiche delle particelle che li compongono. Poiché in quella fase del ciclo del pianeta,  il Sole colpiva direttamente il bordo e non la superficie degli anelli, la loro temperatura era la più bassa mai registrata prima d’ora. L’anello A, per esempio, si era raffreddato fino a -230 gradi C°.

Inoltre, approfittando sempre dell’equinozio, la sonda ha potuto osservare meglio alcuni fenomeni ancora poco conosciuti, come ad esempio, i cosiddetti “raggi”. Individuati per la prima volta nel 1980 dalla sonda Voyager, i raggi sono strutture radiali (simili a dita o spicchi) situate negli anelli, e che ruotando insieme ad essi, ricordano per l’appunto i raggi di una ruota.

I raggi sono dunque delle marcature radiali, quasi spettrali, scoperte 25 anni fa dalla sonda Voyager.

Si pensa siano composti da particelle sottilissime di ghiaccio spinte in alto sulla superficie dell’anello da una carica elettrostatica; il meccanismo è lo stesso che induce un palloncino carico di elettricità statica a far rizzare i capelli sulla nostra testa, ma su scala più imponente. I raggi possono misurare oltre 16,000 chilometri ed essere più grandi del diametro della Terra, ma nonostante la loro dimensione, appaiono e scompaiono molto velocemente: possono formarsi nel tempo che ci serve per fare colazione e sparire prima che sia ora di pranzo.

I raggi non sono stati avvistati per un lungo periodo che va dal 1998 al 2005, anno in cui la sonda Cassini è arrivata nell’orbita di Saturno, riuscendo ad immortalarli a 360° soltanto tre anni dopo. Le immagini sono state assemblate a formare un video.

Raggi, ammassi, eliche, piccole lune, anelli che formano lune e lune che formano anelli; non resta che domandarci come avrebbe reagito Galileo se avesse potuto osservare gli enigmatici anelli di Saturno cosi come la sonda Cassini, e il mondo intero, possono ora vederli.