Gli anelli di Saturno stanno riscaldano la sua atmosfera. La scoperta, di un segreto rimasto celato per ben 40 anni, è stata fatta da Hubble. L’intuizione arriva da un astronomo veterano, che ha impiegato un anno per mettere tutti i dati insieme.
L’astronomo, per fare la scoperta, ha utilizzato le osservazioni di Saturno di Hubble della NASA e dalla sonda Cassini, ormai in pensione. Inoltre, ha utilizzato i dati della sonda Voyager 1 e 2 e della missione International Ultraviolet Explorer anch’essa in pensione.
Gli anelli di Saturno: la scoperta
Il vasto sistema di anelli di Saturno sta riscaldando l’atmosfera superiore del pianeta gigante. Il fenomeno non è mai stato visto prima nel sistema solare. Si tratta di un’interazione inaspettata tra Saturno e i suoi anelli. Questa, potenzialmente, potrebbe fornire uno strumento per prevedere se anche i pianeti attorno ad altre stelle possiedono dei sistemi di anelli simili a Saturno.
La prova rivelatrice è stata un eccesso di radiazione ultravioletta, vista come una linea spettrale di idrogeno caldo nell’atmosfera di Saturno. L’urto nelle radiazioni evidenzia che qualcosa sta contaminando e riscaldando l’alta atmosfera del pianeta dall’esterno.
La spiegazione più plausibile è che le particelle di anelli ghiacciati, che piovono sull’atmosfera di Saturno, causano il riscaldamento. Ciò potrebbe essere dovuto dall’impatto di micrometeoriti, dal bombardamento di particelle di vento solare, dalla radiazione solare ultravioletta o dalle forze elettromagnetiche che raccolgono polvere caricata elettricamente.
Tutto ciò avviene sotto l’influenza del campo gravitazionale di Saturno, che attira verso di sé le particelle. La sonda Cassini della NASA, quando si è tuffata nell’atmosfera di Saturno alla fine della sua missione nel 2017, ha misurato i costituenti atmosferici. Questo ha permesso di confermare che molte particelle stanno cadendo dagli anelli.
Lotfi Ben-Jaffel dell’Istituto di astrofisica di Parigi e del Lunar & Planetary Laboratory, University of Arizona, autore dell’articolo pubblicato sul Planetary Science Journal ha affermato che: “Sebbene la lenta disintegrazione degli anelli sia ben nota, la sua influenza sull’idrogeno atomico del pianeta è una sorpresa. Dalla sonda Cassini, sapevamo già dell’influenza degli anelli. Tuttavia, non sapevamo nulla del contenuto di idrogeno atomico”.
Secondo il ricercatore: “Tutto è influenzato dalle particelle ad anello che precipitano nell’atmosfera a delle latitudini specifiche. Queste riescono a modificare l’atmosfera superiore, cambiandone la composizione. Inoltre, sono presenti anche processi di collisione con i gas atmosferici. Quest’ultimi, probabilmente, stanno riscaldando l’atmosfera ad una specifica altitudine”.
Anelli di Saturno
L’ipotesi di Lotfi Ben-Jaffel ha messo insieme le osservazioni archivistiche di luce ultravioletta (UV) raccolte da quattro missioni spaziali che hanno studiato Saturno. In queste sono incluse le osservazioni delle due sonde Voyager della NASA, che hanno sorvolato Saturno negli anni ’80 e hanno misurato l’eccesso di UV.
Gli astronomi, a quel tempo, liquidarono le misurazioni come “rumore” nei rivelatori. La missione Cassini, arrivata su Saturno nel 2004, ha raccolto altri dati UV sull’atmosfera, questo per diversi anni. Ulteriori dati poi sono arrivati da Hubble e dall’International Ultraviolet Explorer, che è stato lanciato nel 1978.
La domanda fondamentale era se tutti i dati potessero essere illusori oppure riflettevano invece un reale fenomeno presente su Saturno. La chiave per poter assemblare tutto il puzzle è arrivata nella decisione di Lofti Ben-Jaffel di utilizzare le misurazioni dello Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) di Hubble. Le sue osservazioni, effettuate con molta precisione, di Saturno, sono state utilizzate per calibrare i dati UV d’archivio di tutte e quattro le altre missioni spaziali, che hanno osservato il pianeta. Il ricercatore ha confrontato le osservazioni STIS UV di Saturno con la distribuzione della luce raccolte da più missioni e strumenti spaziali.
Lofti Ben-Jaffel ha spiegato che: “Quando tutto è stato calibrato, abbiamo visto chiaramente che gli spettri analizzati erano coerenti in tutte le missioni. Ciò è stato possibile perché abbiamo lo stesso punto di riferimento raccolto anche da Hubble. Questo riguarda il tasso di trasferimento di energia dall’atmosfera misurato nel corso di decenni. È stata davvero una sorpresa per me. Ho appena tracciato insieme i diversi dati di distribuzione della luce, e poi ho capito che si trattava della stessa cosa”.
Conclusioni
I quattro decenni di dati UV coprono più cicli solari e aiutano gli astronomi a studiare gli effetti stagionali del Sole su Saturno. Lofti Ben-Jaffel, riunendo tutti i dati e calibrandoli insieme, ha scoperto che non vi è alcuna differenza nel livello di radiazione UV. Secondo il ricercatore: “In qualsiasi momento, in qualsiasi posizione del pianeta, possiamo seguire il livello di radiazione UV. Ciò indica la costante pioggia di ghiaccio dagli anelli di Saturno e la identifica come la migliore spiegazione”.
Lofti Ben-Jaffel conclude spiegando che: “Siamo solo all’inizio di questo effetto di caratterizzazione dell’anello sull’atmosfera superiore del pianeta. Noi vogliamo avere un approccio globale che produca una vera firma sulle atmosfere presente su mondi distanti. Uno degli obiettivi di questo studio è quello di capire come possiamo applicarlo ai pianeti in orbita attorno ad altre stelle. La cosiddetta ricerca di exo-anelli’”.
FONTE:
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2023/hubble-finds-saturns-rings-heating-its-atmosphere
