Encelado vista da vicino

Sono le ultimissime immagini che la sonda Cassini, frutto della collaborazione tra la NASA, l’ESA e l’ASI, ha acquisito durante il suo ultimi fly by della luna di Saturno, Encelado. La sonda, lo scorso 28 ottobre, è passata appena 50 chilometri sopra la calotta polare di questa luna. Queste immagine, le prime delle diverse che la sonda ha iniziato a trasmettere, non sono processate, sono immagini RAW, grezze e ve le proponiamo in questa breve galleria. «Sono meravigliose le immagini di Cassini che ci forniscono un rapido sguardo di Encelado grazie a questo passaggio ultra-ravvicinato, ma la parte più emozionante, quella scientifica è ancora da venire», ha detto Linda Spilker, membro del team scientifico della missione di stanza al Jet Propulsion Laboratory della NASA. Infatti i ricercatori potranno presto iniziare a studiare i dati ottenuti con l’analizzatore di gas e il rivelatore di polvere a bordo della sonda Cassini. Gli strumenti hanno infatti potuto raccogliere dai geyser che si sprigionano su questa luna di Saturno, campioni di gas e di polvere ghiacciata. Per le analisi saranno necessarie diverse settimane, ma potrebbero fornire interessantissimi indizi sulla composizione dell’oceano di acqua sotto la superficie che caratterizzebbe l’intera luna Encelado, oltre a svelarci importanti dati sulle attività idrotermali che accadono sul fondo dell’oceano. Le aspettative sono tali che la luna Encelado è oggi un obiettivo primario per le future esplorazioni alla ricerca della vita nel nostro sistema solare. Il prossimo e ultimo flyby di Encelado da parte della sonda Cassini è fissato per il 19 dicembre, quando la sonda misurerà la quantità di calore proveniente dall’interno della luna da un’altitudine di circa 5000 chilometri.
Redazione Media Inaf

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Qualcosa che non va negli anelli di Saturno

La foto che vedete risale al 2009 e non è una banale immagine di Saturno, bensì ritrae il primo equinozio osservato da vicino da una sonda terrestre che orbita attorno al sesto pianeta del Sistema solare, la sonda Cassini. Gli equinozi su Saturno si verificano due volte l’anno, come sulla Terra, solo che l’anno di questo pianeta dura 29 volte quello terrestre, e lo spettacolo è senza pari: il Sole illumina gli enormi dischi che rendono speciale questo pianeta. E proprio nel 2009 la sonda Cassini (lanciata lanciata nel 1997 ed entrata in orbita attorno a Saturno il primo luglio 2004) ha avuto l’opportunità di osservare questo fenomeno e i piccoli cambiamenti negli anelli che vengono rivelati solo con la luce del Sole. In un recente studio pubblicato su Icarus, il team alla guida di Cassini ha riportato che grazie ai dati raccolti sei anni fa è stato possibile osservare una particolarità: uno dei anelli ha subito un insolito e leggero innalzamento di temperatura, in ogni caso più elevato del previsto, e questo fenomeno ha fornito una finestra unica per osservare la struttura interna di particelle normalmente nascoste agli “occhi” della sonda. Come la Terra, anche Saturno risulta essere un po’ inclinato sul suo asse e nel corso della sua orbita attorno al Sole, i raggi si muovono da nord a sud attraversando il pianeta e gli anelli per poi tornare indietro. Ovviamente, proprio come sul nostro pianeta, i raggi solari portano a un aumento della temperatura (in ogni caso Saturno rimane un pianeta molto molto freddo!) soprattutto sugli anelli – che sono costituiti da trilioni e trilioni di particelle ghiacciate. Anche durante l’equinozio del 2009, che durò solo pochi giorni, sono apparse sugli anelli ombre e strutture ondulate insolite che portano – di solito – anche a un “raffreddamento” degli stessi, ma una parte delle particelle non si è raffreddata. «Non sappiamo molto su come siano fatte le particelle degli anelli di Saturno oltre il millimetro di profondità sotto la superficie. Ma il fatto che una parte degli anelli non ha freddo come previsto ci ha permesso di creare un modello su come potrebbe essere come il loro interno», ha detto Ryuji Morishima del Jet Propulsion Laboratory della NASA, che ha condotto lo studio. I ricercatori hanno esaminato i dati raccolti dal Composite Infrared Spectrometer di Cassini: lo strumento ha misurato essenzialmente la temperatura degli anelli in fase di raffreddamento. Gli scienziati hanno poi confrontato i dati sulla temperatura con modelli informatici che tentano di descrivere le proprietà delle particelle. Il mistero per gli esperti è proprio quel lieve innalzamento di temperatura, perché i modelli di solito prevedono un raffreddamento degli anelli durante l’oscurità. Un’estesa sezione all’esterno del più largo degli anelli (Anello A) è risultata essere più calda, con un picco soprattutto al centro. Morishima e colleghi hanno eseguito una ricerca dettagliata su come le particelle degli anelli con diverse strutture verrebbero riscaldate e raffreddate durante le stagioni di Saturno. Precedenti studi basati sempre su dati raccolti da Cassini hanno mostrato che le particelle ghiacciate sono soffici all’esterno, proprio come neve fresca. Questo materiale esterno si chiama regolite ed è venuto a formarsi nel corso del tempo a causa di piccoli urti che hanno a mano a mano polverizzato la superficie di ciascuna particella. Dalle analisi è risultato che l’Anello A è composto in gran parte da particelle di circa 1 metro di ghiaccio solido e con solo un sottile strato superficiale  di regolite. «Un’alta concentrazione di pezzi di ghiaccio solido in questa regione degli anelli di Saturno non ce l’aspettavamo», ha detto Morishimo. «Le particelle degli anelli di solito si allargano e si distribuiscono nel corso di 100 milioni di anni». L’accumulo di particelle più dense in un’ unica zona ha suggerito agli esperti che un qualche fenomeno particolare del passato geologico abbia portato proprio lì queste particelle o che in qualche modo queste particelle così dense siano confinate solo lì. I ricercatori hanno pensato a due possibilità. È probabile che in questa zona, vicino all’Anello A, ci sia stata una luna negli ultimi cento milioni di anni o giù di lì e sia stata distrutta forse da un gigantesco impatto. Se così, detriti provenienti dalla rottura non avrebbero avuto il tempo di diffondersi uniformemente rimanendo quindi confinati in un’unica zona. In alternativa, il team credo che detriti e macerie possano migrare all’interno degli stessi anelli posizionandosi in determinate aree per poi rimanervi confinati. «È un risultato affascinante perché ci suggerisce che il centro dell’Anello A di Saturno potrebbe essere molto più giovane rispetto al resto degli anelli», ha affermato Linda Spilker, project scientist di Cassini presso il JPL e co-autrice dello studio.  «Altre zone degli anelli potrebbero avere la stessa età di Saturno». Risultati più precisi arriveranno durante le prossime orbite di Cassini, che saranno sempre più vicine alla superficie del pianeta.
di Eleonora Ferroni (INAF)

 

Dione, un paesaggio di ghiaccio butterato da crateri

Ecco le attesissime immagini di Dione prese durante il flyby del 17 agosto. Martedì scorso vi avevamo proposto un assaggio di quelle “raw”, appena sfornate, non processate né validate. Nel frattempo, alla NASA hanno selezionato le più significative e hanno messo online, a tempo record, un album con gli scatti migliori, questa volta con tanto di bollino di qualità. Guardiamoli bene e teniamoceli cari. Un po’ perché mostrano la superficie di Dione con una risoluzione mai raggiunta prima, ma soprattutto perché – se anche non saranno le ultime fotografie prese da vicino di quel misterioso mondo – ci attende quanto meno un lungo digiuno.


«Ammirando queste immagini meravigliose della superficie e della falce di luna di Dione, e sapendo che sono le ultime che vedremo – di quel mondo lontano – per molto tempo a venire, sono commossa, come tutti del resto», dice Carolyn Porco, alla guida del team di imaging dello Space Science Institute a Boulder, in Colorado. «Cassini ci ha consegnato un’altra straordinaria serie di gioielli. Abbiamo avuto un’immensa fortuna».
Prossima tappa Encelado, che la sonda NASA incontrerà due volte in ottobre (il 14 e il 28) e una il 19 dicembre, compiendo passaggi rasoterra: meno di 50 km separeranno Cassini dalla luna durante il flyby del 28 ottobre.
Poi chissà. I mondi da esplorare, da quelle parti, non mancano. E per il 2017 Cassini ha in calendario alcuni brevi soggiorni attorno a piccole lune irregolari come Dafni, Telesto, Epimeteo ed Egeone. Infine, per chiudere in bellezza, una serie di tuffi fra Saturno e i suoi anelli. Foto: questo è il volto di Dione osservato da 537 km di distanza. L’immagine è la composizione di due diversi scatti: quello più ampio, effettuato con la WAC (la camera a grandangolo), ha una risoluzione di 32 metri per pixel. Il piccolo riquadro più definito, sovrapposto al centro dell’immagine sulla sinistra, è invece un particolare colto dalla NAC (la camera con il teleobiettivo). Il livello di dettaglio è senza rivali: appena 3 metri per pixel. Crediti: NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute.
di Marco Malaspina (Media Inaf)

Encelado: un ambiente (forse) adatto alla vita

Che di acqua su Encelado, una delle lune di Saturno, ce ne fosse e tanta, probabilmente anche allo stato liquido sotto la sua crosta gelata, lo sapevamo già. Ma non che, mescolata ad essa, ci fosse anche soda e sale, un cocktail non certo gustoso per i nostri palati ma possibile indicatore della presenza di processi chimici propedeutici alla formazione di molecole organiche. A rivelarlo è un nuovo studio pubblicato sulla rivista Geochimica et Cosmochimica Acta.
Il team di ricercatori che ha realizzato lo studio, sotto la guida di Chistopher Glein, del Carnegie Institution di Washington,  John Baross dell’Università di Washington, e J. Hunter Waite Jr. del Southwest Research Institute, ha sviluppato un nuovo modello che descrive la composizione chimica dei grani di ghiaccio e dei gas che costituiscono i pennacchi dei geyser di Encelado, basato sui dati dello spettrometro di massa a bordo della sonda Cassini. Dal modello è stato così stimato il pH dell’acqua imprigionata sotto la crosta del corpo celeste, un parametro fondamentale per comprendere processi geochimici che avvengono all’interno della luna e per valutare se e quali forme di vita possono esistere in quell’ambiente.
I risultati che sono stati elaborati dal modello proposto dal team indicano che l’acqua presente negli spruzzi ghiacciati da Encelado, e quindi la stessa che costituisce l’oceano sotterraneo della luna di Saturno, è salata e possiede un pH alcalino di circa 11 o 12 (il valore massimo della scala è 14), paragonabile a quello delle soluzioni a base di ammoniaca per la pulizia delle lenti degli occhiali. In più, sono presenti concentrazioni di sale (cloruro di sodio, NaCl) analoghe a quelle nostri mari e  soda (carbonato di sodio, Na2CO3)  che rende l’acqua dell’oceano extraterrestre simile per composizione a quella dei laghi alcalini del nostro pianeta come il Mono in California o il Magadi in Kenya.
Gli scienziati, sulla base di questi risultati, hanno presentato una possibile spiegazione del pH così elevato dell’oceano sotterraneo di Encelado, che sarebbe dovuto a un processo metamorfico delle rocce a contatto con l’acqua, chiamato serpentinizzazione. Sul nostro pianeta, la serpentinizzazione si verifica quando certi tipi di rocce ultrabasiche (o ultramafiche), che possiedono un ridotto contenuto di silice e sono invece ricche di magnesio e ferro, risalgono dal mantello superiore della Terra fino a raggiungere il fondo degli oceani, dove interagiscono con le molecole d’acqua circostanti. Con questo processo, le rocce ultrabasiche vengono converte in nuovi minerali, incluso il serpentino, appunto, rendendo il pH dell’acqua coinvolta nella trasformazione alcalino. I ricercatori ritengono che anche su Encelado vi siano fenomeni di serpentinizzazione , dovuti all’interazione dell’acqua liquida dell’oceano sotterraneo con il nucleo roccioso della luna, che ne delimiterebbe il fondale.
«Perché siamo così interessati alla serpentinizzazione? La reazione chimica tra rocce ricche di metalli e l’acqua produce anche idrogeno molecolare (H2), che fornisce una sorgente di energia chimica essenziale per sostenere una biosfera all’interno di lune e pianeti, dove la luce solare non può penetrare» dice Glein. «Questo processo è fondamentale in astrobiologia, perché l’idrogeno molecolare può sia determinare la formazione di composti organici come gli aminoacidi, i ‘mattoni’ della vita, che alimentare la vita microbica, in particolare gli organismi che producono metano. In questo contesto, la serpentinizzazione fornisce un collegamento tra processi geologici e processi biologici. Avere scoperto questo processo su Encelado rende questo mondo un candidato ancora più promettente per poter ospitare forme di vita».
Per John Brucato, astrofisico ed esobiologo dell’INAF «Il nostro pianeta sarà sempre il mondo abitabile meglio studiato, e serve come un banco di prova per le teorie e le tecniche mirate alla ricerca di vita nello spazio. Una delle teorie più accreditate dell’origine della vita sulla Terra ritiene che questa si sia formata nei camini idrotermali (fumarole nere) presenti lungo le fratture della dorsale oceanica. In particolare gli astrobiologi oggi studiano il processo di serpentinizzazione – alterazione della struttura cristallina dei minerali mediante presenza di acqua  – che avviene nei camini idrotermali per meglio comprendere il  ruolo che questi processi hanno avuto nella chimica prebiotica, nell’origine della vita e al suo mantenimento. L’alterazione acquosa dell’olivina è capace di produrre idrogeno molecolare (H2) in un’ampia varietà di condizioni idrotermali. Sebbene l’idrolisi dell’olivina (cioè, la serpentinizzazione) è comunemente studiata a temperature elevate (100 °C), la natura di queste reazioni a temperature inferiori non è stata valutata sistematicamente, soprattutto per quanto riguarda i fluidi idrotermali ricchi di carbonato. In particolare, la formazione di carbonato può violare alcune reazioni geochimiche legate alla serpentinizzazione e alla produzione di H2 a temperature più basse.
Ad ogni modo, il team che ha analizzato i dati di Cassini conclude che l’oceano interno è un ambiente alcalino (pH> 9) dovuto ad una soluzione di Na-Cl-CO3. Tale soluzione potrebbe essere prodotta tramite serpentinizzazione della roccia presente nel fondale oceanico, che a sua volta produce H2. Circostanza, quindi, molto favorevole per la comparsa ed il mantenimento della vita su una luna di Saturno. Inoltre, la presenza di cloruro di sodio (NaCl) è una caratteristica geochimica che Encelado condivide con l’acqua di mare terrestre, ma la presenza  di Na2CO3 dissolto suggerisce una somiglianza ancora maggiore con alcuni laghi terrestri. Queste conclusioni sarebbero una conferma dell’idea che la vita possa essere presente non solo su pianeti “vicini” al Sole come la Terra e Marte, ma anche su corpi molto distanti dalla nostra stella  dove la fonte di energia per la vita non sarebbe la luce solare bensì energia chimica prodotta da celle a combustibile naturale come i camini idrotermali».
di Marco Galliani (INAF)

Saturno: è diluvio universale

Fenomeni meteorologici di vaste proporzioni, veri e propri diluvi da Antico Testamento, sconvolgono la superficie di Saturno ogni 30 anni. Si tratta di precipitazioni abbondanti che possono svilupparsi in latitudine abbracciando l’intero pianeta, regolate da un timer naturale che viene resettato da ogni evento eccezionale. In 140 anni di osservazioni telescopiche sono sei le tempeste che sono scoppiate sul Signore degli anelli. L’ultima a dicembre 2010, ha imperversato sull’emisfero settentrionale del pianeta per sei mesi, fino all’agosto 2011. Ogni 30 anni, puntuale come un orologio svizzero, ecco risorgere una potente tempesta. Oggi, grazie ai dati raccolti dalla sonda NASA Cassini (vedi MediaINAF), gli scienziati possono finalmente proporre una spiegazione plausibile a questo strano fenomeno. In un articolo appena pubblicato su Nature Geoscience l’ipotesi che si fa strada è che il vapore acqueo, più pesante di idrogeno ed elio che abbondano nel cielo di Saturno, resti per lunghi periodi intrappolato negli strati bassi dell’atmosfera, rallentando i naturali fenomeni di convezione che conducono alla formazione di ammassi di nuvole utili a creare nuove tempeste. «Quando smette di piovere, l’atmosfera di Saturno è così umida e densa, che le correnti ascensionali stentano a prendere forma, per decenni», spiega Cheng Li del California Institute of Technology, a Pasadena. «È necessario che gli strati superiori dell’atmosfera si raffreddino disperdendo il calore nello spazio, prima che i vapori possano innescare i naturali moti convettivi delle correnti di aria calda e umida che portano alla formazione di una perturbazione con precipitazioni, anche importanti». È così che, poi, dopo 30 anni, piove tutta la pioggia “arretrata”. Il varco aperto dalla perturbazione innesca a catena sulla stessa latitudine (come si vede bene nelle immagini raccolte da Cassini) una gigantesca tempesta che investe il pianeta imperversando mesi e mesi. Il che suggerisce che l’atmosfera profonda di Saturno debba contenere tanta più acqua di quella che abbiamo immaginato costituire atmosfere di altri giganti gassosi, come Giove. Se il cielo di Saturno fosse più “asciutto”, piccole tempeste e perturbazioni ridotte dovrebbero avere luogo in grande frequenza. Qui, al contrario, ci troviamo di fronte a fenomeni episodici e devastanti. Osservazioni da terra e dati raccolti dai telescopi spaziali sembrano avvallare l’ipotesi di un Saturno molto “bagnato”. «Studi basati sulla spettroscopia hanno già dimostrato come l’atmosfera di Saturno sia ricca di metano e altre sostanze volatili, con concentrazioni anche due o tre volte maggiori rispetto a Giove. Non ci sarebbe da stupirsi se Saturno fosse anche ricco di ossigeno, e quindi di acqua», taglia corto Andrew Ingersoll, membro del team scientifico Cassini.
di Davide Coero Borga (INAF)

Cassini fotografa la luna Rea

La sonda della NASA Cassini è tornata ad orbitare attorno al piano equatoriale di Saturno questo mese e dopo due anni può di nuovo osservare e studiare le lune del sesto pianeta del Sistema solare (prima, infatti, la sonda volava in prossimità dei poli di Saturno con un’orbita molto inclinata, denominata Rev 213 al centro di controllo della missione). Per festeggiare questo grande ritorno, lo scorso 9 febbraio Cassini ha effettuato un flyby (che in gergo tecnico significa volo ravvicinato) con una delle lune ghiacciate di Saturno, Rea, anche se in questi mesi la sonda ha comunque effettuato flyby attorno a Titano (anche per avvicinarsi man mano al piano equatoriale). Le immagini che vedete qui sopra sono state scattate in due momenti diversi (con un intervallo di circa un’ora e mezza) da 80.000 a 50.000 chilometri di distanza dalla luna.

Crediti: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute. Autori: Heike Rosenberg eTilmann Denk della Freie Universität a Berlino
Per dimensioni, Rea è il secondo satellite naturale di Saturno e il nono del Sistema solare. Questa luna fu scoperta il 23 dicembre 1672 dall’astronomo italiano Giovanni Domenico Cassini (a cui appunto è stata dedicata la missione della NASA), ma in passato è sempre stata chiamata Saturno V (mentre Titano era Saturno 1).
Le immagini sono state scattate usando la narrow-angle camera (NAC) e migliorate con i dati provenienti dalla wide-angle camera. Sono stati usati diversi filtri spettrali (infrarosso, ultravioletto, verde e trasparente) e i dati sono stati poi uniti per creare questo mosaico unico nel suo genere, soprattutto perché a colori. Quella che vedete, infatti, è una gamma estesa di colori visibili all’occhio umano per evidenziare le differenze sottili di colore in tutta la superficie della luna ghiacciata. La superficie della luna è abbastanza uniforme se vista nel suo colore naturale.
Entrambe le immagini sono ricostruite con il metodo delle proiezioni ortografiche: esse ci restituiscono una visione di Rea proprio come se noi la stessimo osservando dalla Terra con l’ausilio di un potentissimo telescopio. L’immagine più piccola sulla sinistra è centrata a 21 gradi di latitudine nord, 229 gradi di longitudine ovest e la risoluzione è di 450 metri per pixel. L’immagine sulla destra è una di quelle a più alta risoluzione (300 metri per pixel) della luna Rea ed è centrata a 9 gradi di latitudine nord, 254 gradi di longitudine ovest.
di Eleonora Ferroni (INAF)

Il giorno di Saturno (10 ore, 32 minuti e 44 secondi)

Quanto dura un giorno su Saturno? Un po’ meno di 11 ore, questo è sicuro. Ma agli scienziati, si sa, non piace accontentarsi di informazioni così approssimative e da anni, studiando il pianeta degli anelli, cercano di ottenere misure accurate del suo periodo di rotazione. Una informazione tutt’altro che marginale o di pura curiosità: conoscere con precisione questo valore può aiutarli a capire meglio altri aspetti del pianeta, come la sua struttura e composizione interna. Il compito però è alquanto difficile perché Saturno è un pianeta gassoso che non possiede strutture solide individuabili, al contrario della Terra o Marte, per esempio, che possono essere prese come facile riferimento per cronometrare in quanto tempo il corpo celeste compie una rotazione completa attorno al suo asse.
Ora però un nuovo metodo per determinare il periodo di rotazione di Saturno arriva dalle pagine dell’ultimo numero di Nature. A metterlo a punto, un gruppo di ricercatori guidato da Ravit Helled, dell’Università di Tel Aviv. La nuova tecnica, che si basa sulle misure del campo gravitazionale di Saturno e delle sue differenti configurazioni lungo gli assi nord-sud ed est-ovest, ha permesso di ricavare che un giorno di Saturno dura 10 ore, 32 minuti e 44 secondi.
«Negli ultimi venti anni, il periodo di rotazione standard di Saturno comunemente accettato è stato quello misurata dal Voyager 2 negli anni ’80 del secolo scorso: 10 ore e 39 minuti, e 22 secondi», spiega Helled. «Ma quando la sonda Cassini è arrivata a Saturno 30 anni dopo, il periodo di rotazione calcolato dalle sue osservazioni è salito di otto minuti. Abbiamo capito così che questo valore non poteva essere dedotto dalle misure delle fluttuazioni di intensità delle onde radio associate al campo magnetico di Saturno, e dunque rimaneva di fatto sconosciuto. Ovviamente, negli ultimi anni, ci sono stati diversi tentativi teorici per trovare una risposta a questo enigma. Noi proponiamo la nostra, che si basa sulla forma e il campo gravitazionale del pianeta. Osservandone le proprietà  globali, abbiamo determinato così il periodo di rotazione».
Il metodo proposto si basa su processi di ottimizzazione statistica che hanno coinvolto diverse soluzioni. Innanzitutto, queste soluzioni dovevano essere in grado di riprodurre nel modo più accurato possibile le proprietà osservative di Saturno, in particolare la sua massa e il suo campo gravitazionale. Le migliori tra quelle ottenute sono state infine utilizzate per ricavare il periodo di rotazione. Come verifica, il team ha applicato il metodo per calcolare il periodo di rotazione di Giove, ottenendo risultati in ottimo accordo con quelli ottenuti con altre tecniche, noti con precisione. Il prossimo passo è quello di estendere questo metodo ad altri pianeti gassosi del Sistema solare, come Urano e Nettuno. E magari anche oltre, fino a pianeti gassosi in orbita attorno ad altre stelle.
di Marco Galliani (INAF)

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