Giganti nuvole di ghiaccio sopra Titano

Non è la prima volta che la sonda Cassini studio le stagioni di Titano, la luna più grande del sistema di Saturno e in particolare del suo Polo Sud particolarmente freddo. E recentemente ha raccolto qualche nuovo dettaglio catturando una nuova gigante nuvola di ghiaccio sorvolare la superficie di Titano a centinaia di chilometri, negli strati medio bassi della stratosfera, appena sopra la troposfera. Già qualche anno fa, nel 2012, Cassini aveva immortalato una nuvola dalle dimensioni impressionanti a 300 chilometri d’altezza sul polo sud di Titano. Dopo altri studi approfonditi, si è scoperto di recente che al di sotto si nascondono altre sue “simili”, altrettanto giganti e altrettanto ghiacciate. Una nuvola molto fredda in particolare si trova a 200 chilometri d’altezza ed è stata rilevata dal Composite Infrared Spectrometer (CIRS), che mappa l’atmosfera degli oggetti celesti nell’infrarosso termico. Gli astronomi hanno visto che la nuvola ha una bassa densità, simile alla nebbia che troviamo sulla Terra. «Quando abbiamo analizzato i dati all’infrarosso, questa nuvola di ghiaccio è saltata in rilievo come mai abbiamo visto prima», ha affermato Carrie Anderson, del Goddard Space Flight Center della NASA. Le nuvole su Titano non seguono lo stesso processo di formazione delle nuvole sulla Terra, che ovviamente portano la pioggia. In questo caso il procedimento lo conosciamo tutti: l’acqua evapora dalla superficie terrestre e si scontra con le fredde temperature man mano che sale verso la troposfera. Ed è proprio qui che si formano le nuvole, essenzialmente accumuli di vapore acqueo condensato dal freddo. Su Titano, invece, le nuvole non sono fatte di acqua, bensì di metano: si formano a un’altitudine più elevata rispetto alla Terra e con un procedimento leggermente differente. La circolazione atmosferica trasporta i gas (una miscela di idrocarburi simili allo smog e prodotti chimici contenenti azoto-chiamati nitrili) dal polo nell’emisfero caldo al polo nell’emisfero freddo, dove l’aria calda scende rapidamente in un processo noto come subsidenza. Nel corso della discesa, i gas incontrano temperature sempre più fredde, così da condensarsi in maniere differenti: da qui le diverse stratificazioni delle nuvole a diverse altitudini. Cassini è arrivato nell’orbita di Saturno nel 2004, quando sul polo nord di Titano imperversava l’inverno. All’arrivo della primavera le nubi ghiacciate hanno cominciato a scomparire, ma adesso si stanno formando al polo sud, per questo Cassini riesce ad osservarle. L’accumulo di queste nubi meridionali indica che la direzione della circolazione dei gas sta cambiando. «E molto emozionante avere l’opportunità di assistere ai primi stadi dell’inverno su Titano», ha spiegato il ricercatore Robert Samuelson. «Tutto ciò che stiamo trovando al polo sud ci dice che l’inizio dell’inverno meridionale è già molto più freddo rispetto alle ultime fasi dell’inverno boreale su Titano». Dalla nuvola di ghiaccio osservata tre anni fa gli scienziati hanno determinato che le temperature al polo sud scenderanno fino ad almeno -150° C. La nuova nuvola è stata trovata nella bassa stratosfera, dove le temperature sono ancora più rigide. E’ stato anche visto che le particelle di ghiaccio sono costituite da idrogeno, carbonio e azoto. Il team di Anderson ha trovato la medesima firma – ma più debole – nei dati raccolti dal CIRS al polo nord. E’ per questo che gli astronomi credono che l’inverno al polo sud sarà più freddo: la firma chimica delle nuvole è decisamente più visibile. Scott Edgington, vice project scientist di Cassini per il JPL, ha detto: «Cassini continuerà a studiare Titano fino al 2017, quando terminerà la missione».
di Eleonora Ferroni (INAF)
Visita il sito della missione Cassini

Annunci

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)

Dieci anni fa Huygens: la discesa sulla superficie di Titano

Dieci anni fa, il 14 gennaio del 2005, la sonda Cassini, frutto della collaborazione di tre agenzie spaziali, NASA, ESA e ASI, paracadutava sulla luna di Saturno, Titano, la sonda Huygens. Questa attraversava la densa atmosfera del satellite, fornendo le prime immagini di quel mondo, che molto ricorda il pianeta Terra nella sua primissima fase iniziale, quando ancora il metano e l’attività vulcanica caratterizzavano la sua atmosfera e la sua superficie. La discesa della sonda durò circa due ore prima di toccare il freddo suolo di Titano, dal quale continuò a trasmettere per ancora un’ora prima che le batterie si esaurissero. Anche a bordo di Huygens, come per Cassini, non mancava strumentazione italiana. HASI si chiamava infatti lo strumento sviluppato dall’Agenzia Spaziale Italiana destinato a misurare le proprietà fisiche dell’atmosfera e della superficie di Titano. Huygens è il primo oggetto umano, l’unico al momento, atterrato su uno dei satelliti dei pianeti che caratterizzano il sistema solare esterno. Parte integrante di una missione, la Cassini-Huygens, che, lanciata nel 1997, entrò nel sistema di Saturno nell’estate del 2004 per i previsti quattro anni di studio. Da allora ne sono passati più di dieci e la sonda Cassini continua a regalarci preziose informazioni sul pianeta degli anelli e le sue numerose e fredde lune. Il video della NASA per i dieci anni di Huygens sul sito INAF.
di Francesco Rea (INAF)

Il sistema di Saturno

Il 1 luglio di 10 anni fa iniziava l’avventura dell’esplorazione del Sistema di Saturno da parte dello strumento VIMS a bordo della missione Cassini-Huygens. Da quel giorno, molte osservazioni e scoperte sono state fatte dal Visual and Infrared Mapping Spectometer, uno strumento nato da una collaborazione internazionale tra USA, Italia, Francia e Germania e  composto da due canali: il canale infrarosso, realizzato presso NASA-JPL e l’italiano canale Visibile, fornito da ASI, realizzato presso le Officine Galileo, ora Selex ES, sotto la guida di Angioletta Coradini dell’Istituto di Astrofisica di Roma, ora INAF-IAPS. I dati parlano chiaro: solo VIMS ha condotto in questi dieci anni oltre 250.000 osservazioni pari ad un volume di dati di 171 Gb (circa 40 DVD) corrispondenti a quasi 160 milioni di spettri. In termini di pubblicazioni sono 180 quelle comparse su riviste referate collegate ai dati di VIMS di cui 60 hanno un autore o coautore INAF. Per celebrare questa ricorrenza, l’INAF-IAPS ha organizzato un seminario scientifico a cura di Gianrico Filacchione, ricercatore dell’INAF-IAPS e Cassini Participating Scientist in cui sono stati raccontati i principali risultati scientifici di VIMS. E non solo di VIMS, ma anche degli altri strumenti italiani. Perché la partecipazione italiana alla missione Cassini, una missione NASA-ESA-ASI, è sostanziale in ogni aspetto. L’ASI è infatti uno dei partner della missione e, a parte lo spettrometro VIMS, l’Italia ha partecipato con il sottosistema di radioscienza e il Radar dell’orbiter, nonché con lo strumento HASI a bordo del lander Huygens. Tutti strumenti gestiti da team di ricercatori provenienti da istituti diversi, che per la maggior parte del tempo lavorano incrociando i dati e collaborando agli stessi articoli scientifici. Seguiamo quindi il racconto di Filacchione per ripercorrere come Cassini, VIMS, il radar e gli altri strumenti abbiano cambiato negli anni il nostro modo di vedere il sistema di Saturno.

La vorticosa atmosfera di Saturno

Iniziamo dal pianeta e dalla sua atmosfera. VIMS e la camera ad alta risoluzione hanno permesso uno studio dei vortici che caratterizzano l‘atmosfera del pianeta, mettendo i dati sperimentali a confronto con dei modelli teorici. In questo lavoro, è stata prestata particolare attenzione alla struttura ad esagono, il vortice permanente al polo nord del pianeta osservato per la prima volta dalla missione Voyager e studiato in dettaglio dalla camera ma anche dal canale IR dello strumento italiano.

Saturno, signore degli anelli

Gli strumenti di Cassini si sono poi concentrati sugli anelli, mettendo in risalto come questi ultimi siano delle strutture vive, dinamiche e in evoluzione, percorse da onde di densità radiali e verticali, instabilità e altre perturbazioni arabescanti, causate principalmente dalle interazioni gravitazionali e dalle risonanze con le lune, ma anche dell’interazione dei grani con il campo magnetico del pianeta. Tutte queste strutturesono state osservate in alta risoluzione, con un dettaglio prima inimmaginabile. Alcune sono state scoperte per la prima volta. Racconta Filacchione “Studiare lo smorzamento delle onde che percorrono gli anelli causate dalle risonanze con le Lune permette di trarre conclusioni sulla dimensione e la densità dei grani che formano gli anelli stessi. In particolare, VIMS correlando i suoi dati con altri strumenti (UVIS e CIRS, rispettivamente gli spettrometri nell’ultravioletto e nel termico) ha effettuato diversi studi per dedurre dimensioni dei grani, composizione, temperatura e presenza di materiali organici misti al ghiaccio”. Tutto questo è finito su Science a Marzo 2010, in un numero storico di review dedicato agli anelli di Saturno. E in numerosi altri articoli, di cui l’ultimo è in stampa proprio in questi giorni. Da segnalare come sia stato fondamentale, per raggiungere questi obiettivi scientifici, pianificare le osservazioni in modo intelligente e accorto. Come per esempio per le osservazioni all’equinozio, in cui la scelta vincente di osservare gli anelli con la luce del sole radente, ha permesso di calcolare in modo semplice ed efficace l’altezza delle onde, grazie alle loro ombre. Oppure nel caso di osservazioni di occultazione stellari, in cui si osserva una stella passare dietro agli anelli, verificando quali colori del suo spettro vengano assorbiti.

Anelli giovani o vecchi?

Purtroppo gli strumenti di Cassini non hanno permesso di raccogliere prove a sufficienza per risolvere uno dei più grandi misteri che avvolge il pianeta e cioè la formazione dei suoi anelli. Ad oggi sono due le teorie esistenti: la prima è quella del disco “antico”, formato dai rimasugli del disco protoplanetario di formazione del pianeta stesso, non incorporati in una delle lune. La seconda ipotesi è quella degli anelli “giovani” e racconta la storia di una Luna che essendosi avvicinata troppo a Saturno, sarebbe stata disgregata dall’azione del pianeta e dei suoi satelliti. In questo secondo caso, gli anelli si sarebbero formati in epoca più recente. In realtà, Cassini ha raccolto evidenze a favore di entrambe le teorie, che ancora coesistono sullo scenario. Spiega Fiacchione: “se gli anelli fossero antichi, dovrebbero essere molto più scuri. Considerate che gli anelli sono molto estesi, occupano una superficie pari a 44 miliardi di chilometri quadrati con uno spessore che non raggiunge il chilometro. Con una superficie così ampia il bombardamento meteoritico deve essere stato importantissimo e avrebbe dovuto scurire molto di più gli anelli. Una teoria di anelli giovani invece pone problemi di dinamica. È difficile immaginare una o più lune che si avvicinino a Saturno fino a disintegrarsi in un urto relativamente recente, superando le lune regolari che osserviamo oggi e che delimitano gli anelli nella loro configurazione attuale.”

Encelado e lo zoo delle strane lune di Saturno

Se da un lato il mistero della formazione degli anelli non è ancora stato del tutto risolto, dall’altro Cassini ha fatto moltissimo per lo studio dei satelliti di Saturno, osservando con numerosi flyby questo zoo di corpi celesti strani e misteriosi, tra loro molto diversi. Per alcuni di essi, con VIMS è stato possibile realizzare una mappatura parziale o totale della superficie, producendo delle vere mappe geologiche e composizionali di mondi finora sconosciuti, come Dione o Rea. Tra i risultati più famosi, quelli relativi aEncelado e le sue “tiger stripes”, i caratteristici graffi di tigre che ne coprono la superficie e da cui fuoriescono i “plumes”, i getti osservati per la prima volta da Cassini nel 2005 e oggi associati all’esistenza su Encelado di oceani sotterranei. Racconta Filacchione: “Il confronto tra i dati di VIMS e degli altri strumenti di remote sensing ha permesso di studiare la composizione di queste zone attive attorno al polo sud di Encelado da cui vengono emessi i plume, rivelando come il ghiaccio delle tiger stripes sia prevalentemente cristallino e più caldo delle zone circostanti” Anche questo risultato ha meritato nel 2006 la copertina di Science.

Ritratto di famiglia

Ma non è tutto. Con i dati di VIMS e degli altri strumenti è stato anche possibile confrontare tra loro le molte lune, dipingendo un ritratto di famiglia del Sistema di Saturno che in parte ne spiega la complicata storia. Il risultato è stato raggiunto con un approccio statistico, prendendo in considerazione delle osservazioni “full-disk” cioè misure mediate su tutto il pianeta visibile, grazie alle quali i satelliti sono stati catalogati in funzione della presenza di ghiaccio d’acqua e dello studio dei contaminanti, materiali scuri diversi dal ghiaccio. Alcune caratteristiche dello spettro, hanno infatti permesso di distinguere la quantità di questi contaminanti e come essi siano mischiati con il ghiaccio: in una deposizione di materiali chimicamente distinti (come neve pura su cui venga sparsa della fuliggine) o come in un mix intimo di vari materiali (come neve formatasi da acqua e fuliggine). Racconta Filacchione: “Da questa catalogazione si è dedotto un ritratto d’insieme molto interessante del sistema di Saturno. Gli anelli sono formati da grani in uno stato di continua aggregazione e disgregazione e per questo le particelle che li compongono inglobano al loro interno i contaminanti, residui del bombardamento meteoritico. Questo processo ne causa il caratteristico colore ambrato e arrossato. Il ghiaccio più puro si trova sulle superfici di Encelado e dei satelliti più interni che orbitano nell’anello E, dall’orbita di Mimas a quella di Rhea. Questo perché vengono riforniti continuamente dai getti di Encelado di particelle di ghiaccio fresco che si depositano sulle superfici dei satelliti provocandone il caratteristico colore blu. Ma andando verso l’esterno, incontriamo due oggetti in cui ghiaccio e contaminanti non sono mischiati a livello molecolare: Giapeto, sul cui emisfero scuro si è depositato uno strato di nera fuliggine e Iperione, la cui superficie porosa assomiglia a quella di una spugna e che presenta molti crateri che funzionano come trappole fredde che catturano CO2 e materiali contaminanti organici . La sorgente della contaminazione dei due è probabilmente Febe, che, per la sua diversa composizione e la sua orbita inclinata, risulta essere un oggetto estraneo probabilmente catturato da Saturno. Febe orbita in un anello il cui materiale spiraleggia verso Giapeto e Iperione, sporcandone le superfici. A parte questo ed altri fenomeni locali, la distribuzione di ghiaccio è lineare, comunque compatibile con l’ipotesi che i diversi oggetti del sistema di Saturno si siano formati nelle stesse condizioni, da uno stesso disco proto planetario.”

Titano, un mondo a parte

C’è poi il grande capitolo di Titano, il più grande satellite di Saturno e il secondo nell’intero Sistma Soalre, più piccolo solo di Ganimede, luna di Giove. Il punto di partenza per Cassini, nel lontano 2004, erano delle osservazioni che nel visibile mostravano un disco totalmente opaco ed arancione, con un layer di aerosol rivelato tramite un sottile strato azzurro nell’atmosfera esterna della luna. Nemmeno l’atterraggio di Huygens sulla superficie del satellite nel gennaio del 2005 ha permesso di decifrare completamente la natura di Titano. Il lander è disceso in una zona arida, dove solo la forma arrotondata dei ciottoli rinvenuti al suolo faceva ipotizzare l’esistenza di liquidi. Per fortuna, a bordo di Cassini, VIMS e il radar hanno potuto fare grandi cose nei dieci anni di osservazioni. Nell’infrarosso, usando le finestre di trasmissione dell’atmosfera, è stato possibile osservare in dettaglio la grande diversificazione della superficie di questa luna. Una superficie estremamente variegata, coperta di laghi, oceani, isole e dal terreno ricoperto da montagne e dune e sorprendenti criovulcani, la cui presenza è stata osservata direttamente dagli strumenti a partecipazione italiana. La conferma di liquidi sulla superficie di Titano è stata rivelata per la prima volta in modo sorprendente, quando VIMS in una particolare configurazione osservativa ha catturato un bagliore anomalo, un raggio di luce proveniente da Titano. Quella luce non poteva che essere il riflesso dovuto dalla superficie liquida di un lago. In seguito i laghi sono stati studiati in grandissimo dettaglio, correlando i dati di VIMS con il radar è stato anche possibile osservare come queste strutture evolvano al passare delle stagioni, identificando un ciclo molto simile a quello terrestre, in cui il metano sostituisce l’acqua. In particolare, questi ultimi risultati evidenziano come sia importante osservare a lungo un oggetto planetario, studiandone le modifiche al passare delle stagioni. Con la sua lunga durata, protratta benoltre il 2008, fine inizialmente prevista della missione, Cassini ha infatti avuto l’opportunità di osservare Saturno e le sue lune per una intera stagione: dal 2004, quando l’emisfero sud del pianeta era in piena estate, protraendosi fino al 2009, profittando dell’equinozio, per continuare fino al 2017, anno in cui l’estate arriverà nell’emisfero nord del pianeta. Dopo il 2017, e ben 20 anni di attività, Cassini finirà la sua lunga e proficua carriera tuffandosi nell’atmosfera del pianeta. Ci si aspetta ancora grandi cose da questa missione NASA-ESA-ASI e tutta la comunità scientifica concorda nel dire che nella sua lunga vita, Cassini ha e avrà rivoluzionato il nostro modo di vedere Saturno e in genere il Sistema Solare. Ma avrà anche confermato quanto sia importante, per ottenere questi risultati, correlare tra loro dati sperimentali provenienti da strumenti e team diversi, risultati teorici, dati di laboratorio e una grande capacità ingegneristica di progettazione della missione stessa. Sottolineando ancora una volta, come per la ricerca (spaziale e non) sia fondamentalmente il lavoro di squadra.
di Livia Giacomini (INAF)

Su Titano, l’isola che non c’è

Arrivare all’Isola che non c’è e lì incontrare Peter Pan era un privilegio destinato solo ai bambini, grazie alla loro immaginazione e “… seguendo la seconda stella a destra e poi dritti fino al mattino”. Senza usare questi metodi, ma grazie all’analisi delle immagini radar inviate dalla Sonda NASA/ESA/ASI Cassini, un’altra Isola che non c’è è stata scoperta da un gruppo di scienziati guidati da Jason Hofgartner della Cornell University di New York. Nessun essere umano ci ha mai  messo piede, e forse mai ce lo poserà: si trova a più di un miliardo e trecento milioni di chilometri dalla Terra, nel mezzo del Ligeia Mare, il secondo dei bacini di  metano ed etano presenti su Titano, la maggiore delle lune di Saturno. “Nel luglio dello scorso anno, Jason Hofgartner e Alex Hayes, anch’egli della Cornell, hanno individuato che una porzione di Ligeia sembrava cambiata rispetto alle precedenti riprese effettuate dalla sonda Cassini nel 2007”. A raccontare la scoperta a Media INAF è Jonathan Lunine, ricercatore presso la stessa Università statunitense e già associato INAF, che ha partecipato allo studio pubblicato on line sul sito web di Nature Geoscience. “Una grande area di alcune centinaia di chilometri quadrati nel Ligeia Mare era infatti diventata più brillante, e un’ulteriore indagine nei dati in archivio risalenti ad osservazioni del maggio scorso confermava questa caratteristica. Le nostre accurate verifiche hanno escluso che questo cambiamento sia stato generato da artefatti nel sistema radar o dagli stessi algoritmi con cui sono stati elaborati i dati. Così quella che noi chiamiamo tecnicamente ‘anomalia’, o più colloquialmente ‘isola magica’ c’è, e per davvero. “Riteniamo che la struttura apparsa davanti ai nostri occhi durante l’analisi delle immagini sia un cambiamento avvenuto sulla superficie del Mare” prosegue Lunine. “Siamo convinti che quella apparsa non sia una vera e propria isola ancorata alla crosta che sia affiorata a causa di una diminuzione del livello del mare o, al contrario, perché si sia innalzata a seguito di fenomeni tettonici. I risultati presentati nel nostro articolo indicano che si tratta di un fenomeno legato al liquido che compone il Mare, come la presenza di onde, bolle o forse anche materiale galleggiante che possiede una differente composizione rispetto al metano e all’etano di cui è fatto quel bacino. Per questo motivo ho sempre chiamato l’anomalia “l’isola che non c’e`”, anche se agli altri questo nomignolo non sembra piaccia molto”. Quello che comunque emerge sempre di più dalle indagini condotte sulla più grande delle lune di Saturno grazie alla missione internazionale Cassini, dal 2004 in orbita attorno al pianeta con gli anelli, è di trovarsi un mondo assai mutevole e con alcune caratteristiche che richiamano addirittura fenomeni terrestri. “Ritengo che più si studia in dettaglio un corpo celeste su un lungo periodo di tempo, più è facile trovare dei cambiamenti” commenta Lunine. “L’atmosfera di Titano, i liquidi presenti sulla sua superficie, i suoi venti e il suo clima producono sicuramente dei cambiamenti ed è solo la nostra limitata capacità di monitorare questo corpo celeste, visitato brevemente da Cassini durante ogni orbita attorno a Saturno, a darci l’illusione di un mondo statico. Cosa vedremmo se potessimo passeggiare lungo le spiagge del Ligeia Mare e osservare l’ambiente costiero nel tempo? Sono sicuro che noteremmo parecchi cambiamenti”.
di Marco Galliani (INAF)

NASA: 100.000 dollari per dodici proposte di studio. Realtà o fantascienza?

È un po’ come a scuola durante la settimana di scienze: c’è chi presenta un sofisticato diorama, chi il plastico in scala realizzato con il babbo durante il fine settimana, e chi mette alla prova del fuoco il piccolo modellino che ha assemblato con ritagli di cartoncino, bottiglie vuote e abbondante colla vinilica. I ragazzi più creativi ricevono la coccarda colorata dall’insegnante di scienze e i compagni scapestrati si burlano di loro apostrofandoli come secchie, sgobboni, nerd. È un po’ come a scuola durante la settimana di scienze appunto. Se non per il trascurabile (?) fatto che i partecipanti provengono da gruppi di ricerca esperti e motivati, sono scienziati e progettisti di livello con proposte di studio tecnologicamente fattibili (o almeno si spera), e infine no, non si vedono all’orizzonte né maestri né coccarde. Piuttosto c’è un’agenzia spaziale, quellastatunitense, che vuole dare una bella spinta alla creatività nell’ambito dell’esplorazione spaziale eha selezionato 12 progetti per effettuare un primo studio di fattibilità mettendo a disposizione un budget di 100.000 dollari a progetto. La cornice è quella del programma Innovative Advanced Concepts e chi supererà i primi nove mesi di test potrà competere per altri 500.000 dollari di finanziamento per vedere, domani, realizzato il proprio progettino di scienze. Anche le buone idee possono aver bisogno di un paio di ritocchi perché tutto funzioni a meraviglia e bisogna pur fare una prova generale. Tanto più se si ha in mente di mettere in piedi una missione multi-milionaria diretta su un altro pianeta. Alla NASA la pensano così: per quanto possa essere bizzarra un’idea tanto vale tentare. C’è il Titan Aerial Daughtercraft, per esempio. Un specie di drone che può rotolare a terra da un lander, andare a spasso per scattare qualche foto a destra e manca, e tornare alla base per ricaricarsi e trasmettere i dati. Un’idea che stuzzica la fantasia di una gita in elicottero su Marte o Encelado, la luna ghiacciata di Saturno. Il Titan Submarine, di cui abbiamo già scritto su Media INAF, potrebbe essere la prima sonda a tuffarsi in una pozza liquida su un altro corpo celeste – Titano – anche se nello specifico il liquido non sarebbe acqua, bensì metano ed etano superfreddo che riempie il Mare Kraken, un lago lungo 1.170 chilometri. Il Comet Hitchhiker, invece, è una sorta di arpionatore di comete. L’idea è quella di farlo saltare da un corpo all’altro alla maniera di Spiderman: la navicella arpiona un obiettivo e approfitta del gancio per effettuare un flyby dell’oggetto. Un gioco da ragazzi se messo a confronto con il Weightless Rendezvous And Net Grapple to Limit Excess Rotation (WRANGLER): un nanosatellite dotato di argano e rete da pesca a strascico per catturare e rimorchiare detriti spaziali e piccoli asteroidi. C’è poi il Mars Ecopoiesis Test Bed, una macchina che intende testare quanto i batteri terrestri possano sopravvivere su Marte, tanto per iniziare a lavorare il suolo marziano in vista di futuri traslochi. Estremofili e cianobatteri hanno le carte giuste per farcela, ma il box da contaminazione interplanetaria è ancora tutto da pensare. ChipSats è il tentativo di mettere insieme un orbiter e un lander nella stessa missione. Con Cassini-Huygens era stato fatto un primo tentativo ma qui si tratta di qualcosa di diverso: una serie di minuscoli sensori che vengono sganciati a pioggia da una nave madre per poi atterrare su un pianeta lontano o una luna. Probing icy worlds concept: quant’è spesso il ghiaccio su Europa, Ganimede o Encelado? Ce lo potrebbe dire una sonda sganciata in loco e capace di elaborare il segnale generato dalle interazioni dei neutrini penetrati in profondità. Produrre ossigeno in maniera più semplice su una navicella spaziale sfruttando la luce e le alte energie che abbondano nello spazio? Potrebbe riuscirci il 3D Photocatalytic Air Processor, nuovo design per la tecnologia che respira. E infine PERIapsis Subsurface Cave OPtical Explorer (PERISCOPE): un modo per sondare le grotte lunari dall’orbita, utilizzando i segnali di rimbalzo dalle pareti dei canyon. Cosa resterà fantascienza e cosa potrà diventare realtà lo sapremo fra nove mesi. La tecnologia del futuro è un parto complicato.

Saturno VI ovvero Titano

Titano è il più grande satellite naturale del pianeta Saturno ed uno dei corpi rocciosi più massicci dell’intero sistema solare; supera in dimensioni il pianeta Mercurio, per dimensioni e massa è il secondo satellite del sistema solare dopo Ganimede. Si tratta inoltre dell’unico satellite in possesso di una densa atmosfera, che in passato ha impedito uno studio dettagliato della sua superficie dalla Terra. Con la missione spaziale Cassini-Huygens è stato possibile studiare l’oggetto da distanza ravvicinata ed il lander Huygens è atterrato con successo sul suolo titaniano. L’atmosfera titaniana appare ricca di metano e la temperatura superficiale media è molto vicina al punto triplo del metano dove possono coesistere le forme liquida, solida e gassosa di questo idrocarburo. Misure condotte con telescopi terrestri hanno evidenziato che la superficie non è uniforme e presenta quelli che potrebbero essere dei continenti.
Cenni storici
Titano fu scoperto il 25 marzo 1655 dall’astronomo olandese Christiaan Huygens. Si trattava del primo satellite naturale ad essere individuato dopo i satelliti galileiani di Giove. Huygens lo denominò semplicemente, in lingua latina, Luna Saturni (“il satellite di Saturno”) ad esempio nell’opera De Saturni Luna observatio nova del 1656. Quando più tardi Giovanni Domenico Cassini scoprì quattro nuovi satelliti, li volle chiamare Teti, Dione, Rea e Giapeto (complessivamente noti come satelliti lodicei); la tradizione di battezzare i nuovi corpi celesti scoperti in orbita attorno a Saturno proseguì e Titano iniziò ad essere designato, nell’uso comune, come Saturno VI, perché apparentemente sesto in ordine di distanza dal pianeta. Il nome di Titano venne suggerito per la prima volta da John Herschel (figlio del più celebre William Herschel) nella sua pubblicazione Risultati delle osservazioni astronomiche condotte presso il Capo di Buona Speranza del 1847. Di conseguenza iniziò la tradizione di denominare gli altri satelliti saturniani in onore dei titani dellamitologia greca o delle sorelle e dei fratelli di Crono.
Orbita e rotazione
Titano orbita intorno a Saturno in 15 giorni e 22 ore. Come la Luna e molti altri satelliti dei giganti gassosi, il suo periodo orbitale è identico al suo periodo di rotazione; Titano è quindi in rotazione sincrona con Saturno.
Dati fisici
Titano è stato a lungo ritenuto il satellite più grande del sistema solare. In verità le prime osservazioni dalla Terra sono state disturbate dalla sua densa atmosfera, che ha causato una stima per eccesso delle dimensioni reali del corpo. Il satellite gioviano Ganimede è leggermente più grande di Titano oltre che più massivo. Le proprietà fisiche di Titano sono simili a quelle di Ganimede e Callisto, del satellite nettuniano Tritone e di Plutone. La massa del satellite è rappresentata verosimilmente per metà da ghiaccio e per l’altra metà da materiale roccioso. La sua struttura interna è probabilmente stratificata, con un nucleo roccioso dal diametro di circa 3 400 km circondato da strati composti da diverse forme cristalline del ghiaccio. L’interno di Titano potrebbe essere ancora caldo e vi potrebbe essere uno strato liquido composto da acqua ed ammoniaca situato fra il nucleo roccioso e la crosta ghiacciata. Prove a sostegno di questa ipotesi sono state recentemente scoperte dalla sonda Cassini. Ciò avvalora l’ipotesi della presenza di uno strato liquido all’interno del satellite sul quale galleggerebbe il leggero strato superficiale. Sebbene la composizione chimica titaniana sia analoga a quella degli altri satelliti naturali di Saturno, e in particolar modo Rea, Titano presenta una densità maggiore per via della compressione gravitazionale.
Atmosfera
Titano è l’unico satellite naturale del sistema solare a possedere un’atmosfera sviluppata. La sua scoperta risale al 1944.  In seguito le osservazioni condotte da distanza ravvicinata nell’ambito del programma Voyager hanno permesso di determinare che l’atmosfera titaniana è più densa di quella terrestre, con una pressione alla superficie di circa il 50% maggiore, e le sue imponenti formazioni nuvolose rendono impossibile l’osservazione diretta della superficie. La foschia  contribuisce a sostenere un effetto serra al contrario che, aumentando l’albedo del satellite e riflettendo la luce incidente nello spazio, ne diminuisce la temperatura superficiale. L’atmosfera è composta al 98,4% di azoto ed all’1,4% di metano. Sono presenti tracce di numerosi altri gas.
Superficie
La missione Cassini ha rilevato che la superficie di Titano è relativamente liscia. Le poche formazioni simili a crateri da impatto sembra siano state riempite da piogge di idrocarburi o vulcani. L’area attualmente mappata non sembra presentare variazioni in altezza maggiori di 50 m.Tuttavia l’altimetria radar ha coperto al momento solo parte della regione polare Nord. La superficie di Titano è segnata da vaste regioni di terreno chiaro e scuro, inclusa un’area grande come l’Australia identificata dalle immagini all’infrarosso provenienti dal telescopio spaziale Hubble e dalla sonda Cassini. Questa regione è stata chiamata Xanadu ed è relativamente elevata. Ci sono altre zone scure presenti su Titano osservate dal suolo e dalla sonda Cassini. Si ipotizza che possano essere laghi di metano o etano, ma altre osservazioni sembrano indicare altre ipotesi. Inoltre sono stati individuati alcuni segni lineari che potrebbero indicare attività tettoniche e regioni con materiale chiaro intersecate da lineamenti scuri. L’ipotesi della presenza di laghi di metano, formulata da tempo dagli scienziati, ha recentemente trovato conferma nelle analisi dei dati raccolti dalla sonda Cassini che hanno permesso di identificare un lago contenente etano, in una soluzione liquida assieme a metano ed altri idrocarburi. Questa scoperta conferma la teoria che sul satellite di Saturno sia presente un ciclo idrologico basato sul metano analogo a quello terrestre basato sull’acqua. Sono stati infatti trovati indizi consistenti di fenomeni di evaporazione, piogge e canali naturali scavati da fluidi. Nel dicembre del 2009 la Nasa ha annunciato ufficialmente, dopo esserne stata a conoscenza fin dal 2007, la presenza di un lago di metano, battezzato Kraken, dall’estensione di 400 000 km quadrati. Il lago non è stato osservato direttamente dagli scienziati, ma la sua presenza è stata intuita grazie ai dati elaborati dallo spettrometro a infrarossi presente sulla Sonda Cassini. Il secondo grande lago di cui si è attestata l’esistenza è stato il Ligeia Mare, a questi due sono seguiti molti altri laghi di dimensioni inferiori. Dalle immagini scattate dalla sonda nel dicembre del 2012, alcune evidenziano una vallata che sfocia nel lago Kraken, attraversata da un fiume di idrocarburi lungo quasi 400 km. Inoltre la sonda Cassini ha osservato variazioni della superficie coerenti con eruzioni di criovulcani. A differenza dei vulcani attivi sulla Terra i vulcani di Titano eruttano presumibilmente acqua, ammoniaca e metano nell’atmosfera, dove congelano rapidamente ricadendo al suolo.
Esplorazione di Titano
Titano è stato sorvolato per la prima volta dalle sonde automatiche statunitensi Voyager 1 (la cui traiettoria è stata modificata per favorire un passaggio ravvicinato) e Voyager 2. Sfortunatamente la Voyager 1 non era provvista di alcuno strumento in grado di vedere attraverso la densa atmosfera del pianeta, una circostanza che non era stata prevista. Solo molti anni più tardi tecniche di manipolazione intensiva delle immagini riprese attraverso il filtro arancione della sonda hanno permesso di ricavare quelle che sono a tutti gli effetti le prime fotografie mai scattate della regione di Xanadu, ritenuta dagli scienziati probabilmente una catena montuosa o un altopiano.
Quando la Voyager 2 raggiunse il sistema di Saturno apparve chiaro che un possibile cambio di traiettoria per favorire un incontro ravvicinato con Titano avrebbe impedito la prosecuzione del viaggio verso Urano e Nettuno. Dati gli scarsi risultati ottenuti dalla sonda gemella, la NASA decise di rinunciare alla possibilità e la sonda non fu attivamente impiegata per uno studio intensivo di Titano.
La grande mole di dati attualmente conosciuti sul satellite è quasi interamente dovuta alla missione spaziale italo-euro-statunitense Cassini-Huygens. La sonda ha raggiunto Saturno il 1º luglio 2004 quando ha avviato le prime attività di mappatura della superficie di Titano attraverso strumenti radar. Il primo sorvolo diretto del satellite è avvenuto il 26 ottobre 2004 ad una distanza record di appena 1 200 km dall’atmosfera titaniana. Gli strumenti della Cassini hanno individuato strutture superficiali chiare e scure che sarebbero state invisibili all’occhio umano.
Dalla sonda madre è stato sganciato il modulo di terra Huygens, privo di motori, che il 14 gennaio 2005 si è tuffato con successo nella densa atmosfera di Titano raggiungendone la superficie dopo una discesa di circa due ore. La sonda, al contrario di quanto sostenuto da alcune teorie, non ha individuato tracce di liquidi di alcun tipo sulla superficie. La consistenza del suolo di Titano è tuttavia risultata simile a quella della sabbia bagnata e non si esclude che il terreno sia periodicamente irrorato da flussi liquidi. Attualmente è in fase di progetto un’ulteriore missione congiunta da parte di NASA ed ESA, denominata Titan Saturn System Mission, che dovrebbe comprendere un orbiter per lo studio di Titano e degli altri corpi che compongono il sistema di Saturno, una mongolfiera per lo studio dell’atmosfera e della superficie di Titano ed un lander acquatico, TiME, per lo studio dei mari. Se verrà approvata la missione potrebbe essere lanciata nel 2020.
Tratto da Wikipedia

Voci precedenti più vecchie