Mazzucconi - Giove Saturno e la loro numerosa corte

Giove, Saturnoe la loro numerosa corte

Fabrizio Mazzucconi

Società Astronomica Italiana

Stilo 2016

Breve storia delle osservazioni

17/09/2016 F. Mazzucconi 2

Anticamente

Il fatto che Giove e Saturno non fossero stelle come le altre era noto fin dai Sumeri e dai popoli della Mesopotamia, che ne studiarono attentamente il moto.

Osservazioni poi usate dagli astronomi greci, soprattutto Ipparco e Tolomeo, per sviluppare le loro teorie.

Ma l’osservazione ad occhio nudo non permise di fare nessun progresso nello studio di questi corpi


Prima Osservazione di un satellite?

Alcuni studiosi riportano l’annotazione fatta nel 362 a.C. dall’astrono-mo cinese Gan De di una stellina molto vicina a Giove e la interpretano come la prima osservazione di uno dei satelliti di Gioce (Ganimede?).

In effetti sia Ganimede che Callisto avrebbero una magnitudine visuale superiore al 6 (limite minimo per essere visibile ad occhio nudo), ma la troppa vicinanza ad un Giove luminosissimo rende quasi impossibile tale osservazione ad occhio nudo



Galileo Galilei

Il 7 gennaio 1610 osserva tre piccole stelle vicino a Giove che “apparivano disposte esattamente secondo una linea retta e parallela all’eclittica”

Sono 4 08/01/1610

Due stelle spariscono 10/01/1610

11/01/1610

Una ricompare 12/01/1610

Sono nuovamente 4 13/01/1610

15/10/1610

Le osservazioni proseguono per mesi

.

Giove

Giove e i suoi quattro satelliti principali visti con uno strumento di piccole dimensioni


La perplessità si muta in meraviglia

“Erano sulla stessa retta con Giove, e poste esattamente secondo la linea dello Zodiaco.

Quando vidi questo e compresi che in alcun modo potevano attribuirsi a Giove tali spostamenti, sapendo inoltre che le stelle osservate erano sempre le stesse (nessun’altra precedente o seguente ve n’era entro grande intervallo sulla linea dello Zodiaco), mutando la perplessità in meraviglia, compresi che l’apparente mutazione non era di Giove, ma delle stelle da me scoperte”


La controversia

La scoperta viene rivendicata da Simon Marius (Mayr), un astronomo tedesco, un’una sua pubblicazione del 1614, dove dice di aver osservato il sistema dei pianeti di Giove il 29 dicembre 1609

L’IAU attribuisce la scoperta a Galileo, per il ritardo con cui è stata pubblicata e in considerazione del fatto che, al contrario di Galileo che usa il calendario Gregoriano, Marius usa il calendario giuliano e quindi la sua data corrisponde al 8 gennaio 1610



Osservazioni successive

Nel Sidereus Nuncius non si parla della singolarità del pianeta Saturno (osservato nel luglio dello stesso anno) che al telescopio appare avere due “orecchi”, che inizialmente Galileo interpreta come satelliti vicinissimi al pianeta

Smaismrmilmepoetaleumibunenugttauiras

Altissimus planetam tergeminum observavi


Lo strumento di Galileo

Nonostante che Galileo affermi che il suo ultimo strumento fosse ottimo, dobbiamo meravigliarci che con una lente di neanche 6 cm sia riuscito a fare simili osservazioni,

per di più con uno strumento affetto da aberrazione sferica

e cromatica.


Il progredire delle osservazioni

• I – Galileo 1610

• II – Scheiner 1614

• III-VIII-IX – Riccioli 1641 -1650

• IV-VII – Hevelius

• X – Divini 1646

• XI – Fontana 1636

• XII – Biancani 1616 e Gassendi1638

• XIII – Fontana 1644

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Le lenti di Chr. Hugenius

Proprio questi misteri osservativi spinsero un brillante giovane danese, sotto la guida di Descartes, a progettare e realizzare delle lenti sempre migliori.

Nel 1657 realizzò un obiettivo di 5,7 cm, con una focale di circa 3,5 m che, con un semplice oculare, permetteva 50 ingrandimenti

F. Mazzucconi

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Il telescopio di Huyghens

Con l’aiuto di un telescopio di 5m di lunghezza focale, senza tubo come i telescopi più moderni, il 25/03/1655 osservò Saturno, notando una stellina allineata con il piano delle protuberanze e l’equatore del pianeta

La scoperta di Galileo che Giove aveva dei satelliti, fece supporre che anche Saturno ne potesse avere

F. Mazzucconi

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Il solito scherzo

Il moto dei giorni successivi confermò l’idea di Huygens, che annunciò la sua scoperta con il solito sistema

Admovere oculis distantia sideranostris, vvvvccarrhotqx

Saturno luna sua circodatitur diebussexdecim, horis quator

F. Mazzucconi

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L’ipotesi sulle appendici

Lo strumento costruito permise a Huygens di risolvere anche il mistero degli “orecchi” di Saturno

Le appendici erano molto vicine al pianeta e quindi avrebbero dovuto girare velocemente.

La mancanza di un cambiamento delle appendici su brevi periodi gli fecero supporre che si trattasse di un sottile anello

F. Mazzucconi

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La polemica con Divini

Nel 1656 Huygens pubblicò “De Saturni luna observatio nova” in cui dava l’annuncio della scoperta del satellite e anticipava, con un anagramma, l’ipotesi circa la natura delle “appendici”, data ufficialmente tre anni dopo nel saggio “Systema Saturnium”.

Quest’ultima sollevò molte polemiche, l’idea dell’anello staccato dal pianeta fu ritenuta molto bizzarra.

Violenta fu la polemica con un altro costruttore di lenti, Eustachio Divini, che vedeva messa in dubbio la bontà dei suoi strumenti.

F. Mazzucconi

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Il nome del satellite

Huygens non pensò mai a dare un nome al satellite da lui scoperto, continuò sempre a chiamarlo “Luna Saturni”.

Il nome di Titano fu attribuito nell’ottocento, quando fu deciso di dare nomi mitologici ai vari satelliti nel frattempo scoperti.

F. Mazzucconi

G. D. Cassini

Nel 1655 Cassini scopre la prima lacuna nel sistema di anelli (che poi prenderà il suo nome)

E altre 4 lune (Dione e Rea, Giapeto, Teti)


Cassini e Saturno


Alla fine del ‘600 Cassini scopri la presenza di macchie sulla superficie di Giove (fra cui la Grande Macchia Rossa GMR)

e studiando attentamente il moto dei satelliti si accorse che quando Giove era vicino alla congiunzione con il Sole (e quindi alla massima distanza dalla Terra) le eclissi dei satelliti erano in ritardo di 17 minuti rispetto al previsto

La velocità della luce non è infinita

Questo permise a Rømer di ipotizzare che questo fosse dovuto al maggior cammino che la luce (con una velocità finita c) doveva fare per arrivare a noi.

Non conoscendo bene l’orbita terrestre non potette far i calcoli, ma con i dati a sua disposizione avrebbe ricavato per c un valore di 135.000 Km/s


Continuano le scoperte

Nel 1892 Barnard scoprì un quinto satellite Amaltea, attualmente siamo arrivati a 67, di cui probabilmente solo 8 sono naturali, gli altri sono probabilmente asteroidi di passaggio catturati.

Nel 1932 Wild scoprì la presenza nello spettro del pianeta delle bande di assorbimento dell’ammoniaca e del metano

Infine nel 1955, dalla forte emissione radio del pianeta, si intuì la presenza di un forte campo magnetico.


Saturno

Per quanto riguarda Saturno nel 1899 Pickering scoprì un altro satellite Febe, la prima luna con orbita retrograda

A cui una sonda recente ha associato un anello che circonda Saturno molto esternamente

Successivamente osservazioni confermarono che Titano aveva una densa atmosfera


Gli Impatti

La grande forza attrattiva della massa di Giove giustifica il gran numero di catture di nuovi satelliti, che talvolta finiscono sul pianeta

come la cometa Schoumaker-Levy del 22/7/1994

o un asteroide di circa 500 metri di diametro nel 2004


Gli anelli

Una scoperta fatta dalle son-de spaziali è stata la presenza di un debole sistema di anelli anche attorno a Giove,

costituiti principalmente da polveri di silicati (e per questo poco visibili) espulsi dai quattro piccoli satelliti interni (Metis, Adrastea, Amaltea e Tebe)


Le missioni spaziali


Le grandi missioni spaziali

Lo studio vero dei due pianeti inizia con l’era spaziale

Nel 1972 furono lanciate le due sonde gemelle, Pioneer 10 e 11,

che raggiunsero Giove nel 1973 e la seconda prosegui per Saturno dove giunse nel 1974.

Attualmente entrambe viaggiano fuori del sistema solare alla velocità di 132.000 Km/h, attualmente si trovano circa 80 U,A. di distanza con il loro messaggio


Voyager 1

Lanciato il 5/9/1977, arrivò a Giove il 5/3/79 e a Saturno il 12/9/1980.

Il suo viaggio sta proseguendo al di fuori del sistema solare, nel 2017 raggiungerà una distanza di 140 U.A.

Fra 38.000 mila anni passerà ad una distanza di 1,7 a.l. dalla stella Glise445 dell’Orsa Maggiore.

Immagine della Terra fotografata da 6 miliardi di km.


Voyager 2


Gemella della Voyager 2, ha avuto un destino diverso. Giunta a Saturno, la sua rotta è stata deviata per sfruttare un favorevole allineamento planetario, che l’ha portata a sorvolare Urano e Nettuno.

Tra circa 40.000 anni passerà a circa 1,7 a. l. dalla stella Ross 248, distante dal Sole 10,32 anni luce, situata nella costellazione di Andromeda (a quell'epoca Ross248 sarà la stella più vicina al Sole, a circa 3 anni luce).

Invece tra circa 296.000 anni passerà a circa 4,3 a. l. dalla stella Sirio, distante dal Sole 8,6 anni luce.

Anche lei porta un messaggio per eventuali incontri

La sonda Galileo

Appositamente progettata per una missione su Giove e i suoi satelliti, è entrata in orbita il 7/12/1995 e ha funzionato fino al 21/9/2003, quando è stata spinta verso il pianeta in modo da evitare un’eventuale contaminazio-ne dei satelliti.

Nel luglio 1995 ha lanciato una sonda che è penetrata nell’atmosfera e ha raccolto dati per 62 minuti

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Origine dell’idea Cassini

L’idea della sonda Cassini–Huygens nasce nel 1982 a seguito del successo dei Voyagers ed è figlia dei suoi tempi.

La sonda nasce come approfondimento delle scoperte dei Voyagers e soprattutto come primo esempio di stretta collaborazione fra la NASA e le agenzie spaziali europee e questa fu la sua salvezza.

Infatti l’ESA e l’ASI si misero subito al lavoro, soprattutto sulla sonda Huygens e sul sistema di radio-comunicazione della sonda, mentre la NASA si dedicò allo studio della restante navicella e del vettore.

//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/11/Cassini-huygens_anim.gif

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Le prime difficoltàDovendo la sonda operare a lungo nel sistema di Saturno, dove l’energia solare è decisamente troppo debole, si studiò un sistema di alimentazione elettrica basato su celle al Plutonio e questo scatenerà le associazioni ambientaliste, che cercheranno di bloccarne il lancio fino alla fine.

Poi si imbattè in un improvviso restringimento nei fondi concessi alla NASA e con la conseguente riduzione ad un solo tipo, il Mariner Mark II, delle sonde utilizzabili.

Inizialmente due furono le missioni salvate dallo stretto giro di vite, appunto Cassini e CRAF (Comet Rendevuz/Asteroid flyby), poi saltò la CRAF (1992) ed infine sembrò che dovesse saltare anche la Cassini.

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Faster, better, cheaperLa nuova politica della NASA doveva uniformarsi al motto “faster, better, cheaper” (risultati immediati, migliori e a basso costo) e una sonda di 6 -7 tonnellate, dedicata ad una missione di durata minima 7 anni, non si confaceva a nessuna delle parole d’ordine.

Nei tre anni successivi al 1992 la Cassini corse due rischi seri di annullamento

Il primo su richiesta dell’Amministratore della NASA, che fu scongiurato da una lettera molto dura del direttore dell’ESA, che minacciò di sospendere qualsiasi altra e futura collaborazione

Il secondo per un comitato parlamentare americano che ne propose la cancellazione, per fortuna non accolta.

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La Cassini in cifre

• Costo totale della sonda = 3,27 miliardi di dollari

• Contributo italiano = 160 milioni di dollari

• Peso della navicella = 5.712 kg

• Navicella = 2.125 kg

• Huygens = 320 kg

• Propellente = 3.132 kg

• Lunghezza = 7 m

• Diametro = 4 m

http://it.wikipedia.org/wiki/File:Cassini-huygens_anim.gif

http://it.wikipedia.org/wiki/File:Cassini-huygens_anim.gif

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Il razzo vettore e la rotta

A causa dei risparmi imposti, il razzo vettore utilizzato (Titan IV/Centaur) non aveva la potenza necessaria a spingere la massiccia sonda fino a Saturno

Conseguentemente la missione ha dovuto ricorrere ad un trucco per poter portare la sonda fino a Saturno:

Una quadrupla assistenza gravitazionale, due volte di Venere, una volta della Terra ed infine di Giove

Cap. 2

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Il viaggio

Durante questo lungo viaggio la sonda ha passato il tempo in una specie di sonno, interrotto periodicamente da alcuni controlli per verificare la funzionalità degli strumenti.

Questi periodici controlli hanno mostrato alcuni difetti, anche drammatici, che però non hanno pregiudicato la funzionalità della sonda

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Difetti - 1

Autunno 2000: si è scoperto un difetto allucinante, che poteva essere drammatico, di progettazione della sonda:

il ricevitore montato sulla Cassini, per ricevere i dati della Huygens, aveva una banda troppo stretta, che non teneva conto dello spostamento di frequenza dovuto alla velocità relativa fra i due veicoli

Difetto 1Gli ingegneri che avevano costruito il sistema di trasmissione fra Huygens e Cassini si erano dimenticati dell’effetto Doppler

Si è dovuto studiare sei mesi per trovare un rimedio:

si è provveduto a variare la rotta della Cassini per minimizzare la velocità relativa, questo è costato un terzo delle riserve di carburante

Il timore era che questo pregiudicasse l’estensione della missione fino al 2008. La sonda era previsto che rimanesse operativa almeno fino al 2010, ma in effetti sta operando tuttora

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Il lancio di Huygens•Primo passaggio: 26/10/04

Distanza: 1.200 km

•Secondo passaggio: 13/12/04

Distanza: 1.200 km

•Terzo passaggio: 14-15/01/04

Distanza: 60.000 km

Distanza: 1.577 km

•Quarto passaggio: 31/03/05

Distanza: 2.402 km

•Altri 39 passaggi

Distanza minima 950 km

La sonda Juno

Proprio in questi giorni è arrivata a Giove una nuova sonda: Juno con lo scopo di studiare l’interno del pianeta, il campo magnetico e il contenuto di acqua e ammoniaca nella bassa atmosfera


Giove e la sua corte


GioveHa una composizione simile a quella solare: tanto H e He con piccole quantità di altri composti quali ammoniaca, metano, acqua e silicati – L’esistenza del nucleo centrale è ancora discussa


L’atmosfera


L’atmosfera non ha un limite inferiore, la transizione con lo strato sottostante è graduale.

Le nubi di ammoniaca hanno uno spessore di circa 50 km e si suddividono in bande scure e zone chiare, la cui esatta composizione è ancora incerta, sembra che la diversità di colore sia determinata dalla convezione atmosferica:

Nelle zone, l’affiorare di celle dell’atmosfera inferiore porta alla cristallizzazione dell’ammoniaca che nasconde le zone sottostanti; nelle bande il movimento è inverso, discendente verso regioni più calde.

Nell’atmosfera si vedono spesso fulmini di inaudita potenza

La GMR

L’atmosfera mostra centinaia di vortici di natura ciclonica e anticiclonica. Il più noto è la GMRle cui dimensioni variano fra 25 e 40.000 km ed è osservabile da secoli.

La sua struttura supera le nubi circostanti di circa 8 km di altezza


Il campo magnetico

La rotazione del mantello di H metallico genera un campo magnetico molto grande e intenso, che si estende per molti raggi del pianeta (> 40 RJ).

Le eruzioni di Io contribuiscono a complica-re la struttura, producendo un toroide di plasma (particelle elettricamente cariche), generando inoltre delle aurore perenni ai poli del pianeta


Vita su Giove?

Una tale struttura pare proprio che non sia adatta a creare e mantenere forme di vita.

Ma non vi dice nulla la composizione dell’atmosfera: ammoniaca, metano, acqua, idrogeno in presenza di scariche elettriche

A qualcuno ha ricordato l’esperimento di Miller-Urey


Io

Trascurando i satelliti minori, il primo satellite che incontriamo è Io, l’oggetto geologicamente più attivo del Sistema Solare, con i suoi oltre 300 vulcani attivi.

Tale attività è dovuta agli stress mareali creati dalla grande massa di Giove e da quella degli altri satelliti medicei.

La sua orbita è in risonanza 2:1 con Europa e 4:1 con Ganimede, mentre la sua rotazione è sincrona, come quella di tutti i satelliti gioviani


TebeAmalteaAdrasteaMetia

Composizione di Io

A differenza degli altri satelliti, in cui l’acqua è uno dei costituenti principali, Io ha una densità notevole (3,53 gr/cm3), il che suggerisce un interno formato da un nucleo di composti del ferro (non covettivo) e un mantello ricco di silicati, che sembra allo stato fluido negli ultimi 50 km.

La superficie dovrebbe essere composta da basalti e zolfo depositati dai fenomeni di vulcanesimo.


La superficie


A differenza della maggior parte dei satelliti Io presenta pochissimi crateri da impatto, in quanto la sua superficie è giovanissima

continuamente rinnovata dalle eruzioni vulcaniche, che la colorano di varie tonalità dal giallo all’arancio, a causa dei composti dello zolfo.

Acqua e atmosfera

Io praticamente non ha acqua, a differenza delle altre lune di Giove, molti possono essere i motivi, ma probabilmente a causa dell’eccessivo calore prodotto dagli stress mareali ha fatto espellere tutti gli elementi volatili.

Anche l’atmosfera non sembra molto adatta alla vita, molto debole e composta essenzialmente da composti dello zolfo.


Nella figura un immagine dell’atmosfera di Io in

eclisse, i vari colori indicano diversi componenti: verde

il sodio, rosso l’ossigeno e blu i gas vulcanici

Il toro di Io

Ma il materiale espulso da Io va a formare un anello toroidale composto essenzialmente di ioni di zolfo, ossigeno e sodio che vanno ad arricchire il materiale delle atmosfera di Giove, rendendo più ricche le nubi.


Europa

Grandi aspettative ci riserva il secondo satellite mediceo le cui osservazioni ci dicono che dovrebbe essere fatto di silicati con una crosta di acqua ghiacciata e con una debole atmosfera di ossigeno.

La sua superficie è priva di montagne e crateri da impatto (quindi estremamente giovane), probabilmente continuamente rimodellata e presenta un’albedo estremamente elevata (0,64)


Le linee scure

Una delle caratteristiche più notevoli della superficie sono una serie di striature che attraversano tutto il satellite.

Potrebbero essere fratture determinate dagli stress mareali nella crosta di ghiaccio, che permettono la fuoriuscita di acqua

Il loro orientamento vario suggerisce che la crosta ruoti più velocemente dell’interno, suggerendo la possibile esistenza di un oceano sottostante


Attività tettonica

Lo spessore della superficie dovrebbe essere abbastanza sottile, come suggerisce la piccola altezza (~200 metri) raggiunta dai rilievi (effetto iceberg).

Sono state osservate zone di subduzione che suggeriscono la presenza di una tettonica a zolle

E gayser di acqua che arrivano ad un’altezza di oltre 200 Km


Struttura interna

In base alla densità media (3 gr/cm3) Europa dovrebbe avere uno strato esterno (~100 km) di acqua, ghiacciata in superficie e liquida e salata all’interno.

La sonda Galileo ha rilevato infatti, ad una profondità di 5-20 km, uno strato di materiale che conduce elettricità.

Sotto ci dovrebbe essere un mantello di silicati e un nucleo di ferro metallico


Europa ospita forme di vita?

La presunzione che la vita potesse svilupparsi solo sfruttando la luce solare fu cancellata dalla scoperta negli abissi oceanici di abitat in cui una numerosa colonia di esseri viventi prosperavano sfruttando l’energia delle sorgenti idrotermali.

Questo potrebbe consentire a forme di vita di prosperare sul fondo dell’oceani di Europa, oppure attaccato al fondo del ghiaccio superficiale oppure fluttuante nell’oceano


Ganimede

I Voyager stabilirono che Ganimede, con i suoi 5.262,4 km di diametro è il più grande satellite del sistema solare (più grande di Mercurio).

La sua bassa densità (1,936 gr/cm3) suggerisce che sia costituito da un 45% di acqua e da materiali rocciosi.

La superficie ha un’albedo media di 0,43 e suggerisce una percentuale di ghiaccio d’acqua che va dal 50% (zone scure) al 90% (zone chiare)


Struttura interna

Le osservazioni della sonda Galileo sembrano indicare la presenza di un nucleo di composti del ferro (probabilmente diviso in due parti) con raggio di circa 700-900 km,

un mantello di silicati (spessore intorno ai 900 km)

e un strato esterno di acqua di spessore analogo, suddiviso in tre strati, con la crosta ghiacciata esterna (il cui spessore dovrebbe essere di circa 200 km) che scivola su di uno strato di acqua allo stato liquido


La superficie

La superficie presenta due aspetti ben distinti:

Zone scure (come la Galileo Regio) altamente craterizzate, la cui età dovrebbe risalire al grande bombardamento secondario (3,5- 4 mliardi di anni fa)

E zone più chiare, meno craterizzate e quindi più recenti, in cui sono presenti scarpate e striature di chiara origine tettonica


Possibilità di vita

Le possibilità che, nell’oceano interno a Ganimede, si siano accresciute forme di vita sono pressoché le stesse di quelle di Europa,

salvo che lo spessore dello strato di ghiaccio superficiale è tale da rendere impensabile riuscire ad arrivare a scoprirlo.


Callisto


Presenta una grande differenza con Ganimede forse dovuta a una più lunga gestazione (10.000 anni per Ganimede contro 100.000 anni per Callisto) che ha portato ad un raffreddamento del satellite, prima che la differenzazione interna avesse luogo.

La densita media di 1,83 gr/cm3 ci dice che è composto in egual misura di ghiaccio d’acqua e silicati

La superficie

La superficie è fortemente craterizzatae non mostra nessuna indicazione di attività tettonica, la sua età ci riporta all’epoca di formazione del sistema solare (circa 4,5 miliardi di anni)

Le uniche strutture più recenti sono alcuni grandi crateri da impatto, come il bacino Valhalla, che presenta una regione chiara centrale di 600 km e anelli concentrici fino a 3.600 km


La struttura interna

La struttura interna non mostra una grande differenzazione, sotto la supeficie vi è una litosfera dello spessore di circa 100 km

Alcune indicazioni (la presenza di un campo magnetico indotto) indicano la presenza di uno strato conduttivo rappresentato da un oceano di acqua (spessore che va sa 10 a 200 km)

All’interno un nucleo composto da ghiaccio e silicati, la cui presenza potrebbe aumentare con la profondità


La vita su Callisto?

Nel caso di Callisto le probabilità che la vita si sia sviluppata diminuiscono in modo drastico,

perché oltre alla mancanza della luce solare, in questo caso manca anche una qualsiasi forma di energia


Saturno e la sua corte


Saturno


Saturno, con un raggio medio 9,5 volte quello della Terra, è composto per il 75% di H e il 23% di elio.

Nella sua atmosfera si rincorrono venti a 1.800 Km/h, ma le bande sono meno marcate di quelle di Giove.

Vistoso è il sistema di anelli costituiti principalmente in particelle di ghiaccio (per questo sono molto luminosi) e in parte di polveri rocciose

L’interno

La struttura è simili a quella di Giove, ma il piccolo nucleo è roc-cioso contiene una massa di più di una decina di masse terrestri

Ed è circondato da uno strato di H liquido metallico, che poi salen-do diviene molecolare con elio.

All’esterno vi è un’atmosfera di Hin cui sono state osservate tracce di ammoniaca, acetilene, etano, metano e propano


L’atmosfera

Le bande sono molto deboli tanto che fino all’arrivo dei Voyager non erano state osservate.

Sono molto meno marcate a causa della bassa temperatura che nello strato superiore forma una nebbia di ammoniaca ghiacciata.

Sotto vi sono nubi di ghiaccio d’acqua e idrosolfuro di ammonio, in cui si notano violente tempeste e fulmini


L’esagono polare

Al polo nord esiste una strana struttura esagonale molto stabile nel tempo, i cui lati misurano ciascuno 13.800 km, che compie un intero giro in 10h 39m 23s che corrisponde alla velocità di rotazione del campo magnetico e probabilmente risulta strettamente ancorata alle strutture interne.


Gli anelli

Gli anelli iniziano a 6.600 km al di sopra delle nubi e si estendono fino a 120.000 km dal pianeta, con uno spessore medio di circa 10 metri.

La loro origine è controversa, ma probabilmente le particelle ghiacciate nella parte centrale sono dovute al criovulcanesimo del satellite Encelado

L’interazione con alcuni satelliti (detti pastore) crea probabilmente le suddivisioni negli anelli


I satelliti pastore

L’anello di Febe

Nel 2009 la sonda Spitzer ha rilevato nell’infrarosso un grande anello attorno al sistema di Saturno, esteso fra i 6 e i 12 milioni di Km, che si pensa sia originato dai materiali espulsi durante gli impatti sul satellite Febe.

Che chiarisce lo strano aspetto di altri satelliti dalla «faccia sporca» come Iapeto


I satelliti

Saturno ha numerosissimi satelliti (attualmente ne sono noti 62), ma la maggior parte non presentano alcun interesse per noi (48 hanno un diametro sotto i 50 km),

Poco interessanti anche quelli più grandi, in gran parte lune ghiacciate,

se si escludono Titano, l’unico satellite con un’atmosfera e Encelado, che ha dimostrato di essere un corpo molto attivo.


Ma perché Encelado?

In effetti questo satellite avrebbe poche caratteristiche apparenti per attirare la nostra attenzione:

è uno dei più piccoli dei satelliti naturali (diametro 504 km)

Ha una superficie quasi completamente di ghiaccio d’acqua

Riflette quasi il 100% della luce solare


Carattestiche interessanti

Ma ad una visione più attenta ha rivelato alcune caratteristiche peculiari che hanno risvegliato l’interesse degli esobiologi.

Il satellite emette continuamente dei getti di vapore d’acqua, specialmente dalla regione del polo sud

La sua superficie presenta pochi crateri da impatto, quindi è molto giovane

Ci sono emissioni di calore dall’interno


Da dove viene l’energia per questa attività?

Per la sonda Cassini Encelado era una delle priorità, viste le molte domande poste dalle osservazioni delle Voyager, e quindi ha sorvolato a più riprese il satellite sino a transitare a soli 25 km di altezza il 9/10/2008.

Queste osservazioni hanno permesso di conoscere bene la superficie, la cui temperatura è di -201°C, che mostra fessure, terreni corrugati e altre caratteristiche che indicano che l’interno della luna dovrebbe essere liquido


Le tiger stripes

Il satellite è troppo piccolo per essere riscaldato dal decadimento radioattivo, mentre potrebbe essere attivo un riscaldamento mareale dovuto alla sua risonanza orbitale (2:1) con Dione, ma insufficiente a mantenere liquida l’acqua.

Nella regione polare sud si notano delle fratture (tiger Stripes) i cui bordi sono formati da ghiaccio d’acqua cristallino giovanissimo e composti organici semplici


L’interno

Recenti misure hanno dato un valore della massa di Encelado superiore al previsto e una densità media di 1,61 gr/cm3, questo dato ha modificato l’idea su come dovrebbe essere l’interno del satellite.

Nel nucleo interno di silicati ci potrebbero essere ancora attivi elementi radioattivi che, assieme alla risonanza mareale sarebbe in grado di mantenere liquido una parte del mantello, almeno sotto il polo sud


L’anello E

La composizione dell’anello E, formato da materiale espulso da Encelado, vede ghiac-cio con una percentuale significativa di sali di sodio, quindi l’oceano sottostante do-vrebbe essere salato, con tracce di compo-nenti organici.

Secondo i dati trasmessi dalla Cassini sotto il polo sud ci dovrebbe essere un oceano salato di 30-40 km e profondo 8 km, con un fondale roccioso,

ambiente ottimo per la formazione della vita


VI - Titano

Il gigantesco Titano (2.575 km di raggio) è l’unico satellite del sistema solare ad avere una densa atmosfera.

Ma proprio la sua densa atmosfera, composta al 95% di azoto, ci ha impedito l’osservazione, non solo da Terra. Ma anche alle sonde che gli sono passate vicine.

L’Atmosfera

Cassini

Per questo la sonda Cassini aveva un modulo (Huygens) destinato ad attraversare l’atmosfera e tentare un atterraggio (o un ammaraggio) sulla superficie

La discesa

L’avvicinamento

La zona dell’atterraggio

Quello che si vede

La sonda scendendo ha fotografato un altipiano di colore chiaro, composto principalmente da ghiaccio, letti di fiume scuri, dove si pensa che scorra metano liquido e pianure dove questo liquido si raccoglie.

17/09/2016 88

La situazione su

Titano somiglia a

quella sulla Terra,

ma i componenti

sono diversi.

I silicati sono

sostituiti dal

ghiaccio d’acqua e

l’acqua liquida dal

metano

Il terreno risultò

asciutto con una

consistenza pari

a quella della

sabbia bagnata,

costituita da una

miscela di acqua

e idrocarburi

Interno

La sua densità media (1,88) ci indica una composizione formata dal 50% di acqua e il resto di materiale roccioso, che costituisce il nucleo.

Una parte del mantello di acqua potrebbe essere allo stato liquido in quanto l’interno potrebbe aver mantenuto parte del calore.

Inoltre una traslazione della crosta osservata in immagini raccolte in epoche successive avvalorerebbe l’ipotesi di uno strato liquido sottostante la crosta ghiacciata


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La zona di atterraggio

Non è stato facile identificare il luogo di atterraggio, probabilmente un “continente” di ghiaccio

In questo caso il suolo potrebbe essere il fondo di un fiume in secca (la forma dei ciottoli) da non molto tempo

Questo potrebbe essere dovuto a cambiamenti climatici estesi o stagionali

Il clima su Titano dovrebbe essere infatti molto complicato a causa di:• Anno di Saturno dura 29 anni• Inclinazione sull’eclittica di 29°• Rivoluzione di Titano in 16 giorni• Per non parlare di variazioni a più lungo termine

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Materiale organico

• Il fatto che la sua atmosfera sia ricca di materiali organici e che gli organismi viventi che noi conosciamo siano a loro volta composti di materiali organici è particolarmente interessante.

• Ma attenzione, con il termine “organico” si vuole dire semplicemente che il materiale è composto da molecole che si basano sui composti del carbonio, senza che questo indichi un qualsiasi legame con organismi viventi.

Mappa radar

Quelle riprese dalla Huygens sono le uniche immagini visive della superficie di Titano.

Ma la sonda Cassini continua a monitorare il satellite con lo spettrometro infrarosso.

Questa è una mappa radar di Titano ripresa nel febbraio 2009 con una risoluzione di mezzo km.

Comunque l’osservazione radar ha permesso la scoperta di numerose strutture molto interessanti

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I laghi di Titano sono veri laghi?

• L'esistenza di oceani o laghi di metano liquido su Titano era stata predetta più di 20 anni fa. Ma, dato che una densa atmosfera nebbiosa impediva una chiara visione, non era stato possibile confermare la loro presenza.

• Fino al passagio del 22 luglio 2006 di Cassini che da la prova convincente dell'esistenza odierna di larghe estensioni di liquido.

Attenzione le prossime immagini sono mappe radar e non immagini ottiche

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Osservazioni recenti – I laghi di Titano

27/02/0713/03/07

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Siamo sicuri che siano laghi?

Nonostante che le caratteristiche suggeriscano che si stiano osservando dei laghi liquidi, un'altra possibilità potrebbe essere che si tratti di depressioni e canali formatesi nel passato e attualmente riempite da depositi di bassa densità, più scuri al radar del terreno normale di Titano.

Tuttavia l'assenza di strutture ondulate create dal vento sulla loro superficie rende la bassa densità un'ipotesi improbabile.

La regione polare nord di Titano

Anche questa è una mappa radar, quindi le diversità sono imputabili ad una diversa riflessione del segnale inviato.

Ma probabilmente queste strutture sono effettivamente laghi di metano ed etano liquidi.

Ovviamente i colori sono falsi, usati solo per facilitare l’interpretazione della mappa

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Vita su Titano?

L’atmosfera di Titano presenta una composizione simile a quella della seconda atmosfera terrestre, che supportò lo sviluppo degli esseri viventi sulla Terra, anche se ad una temperatura ben diversa.

Ma la similitudine potrebbe non essere necessaria perché la presenza di metano allo stato liquido potrebbe fare a meno dell’acqua e sfruttare l’idrogeno e l’acetilene, che dovrebbe essere abbondante ed invece non è stato rilevato su Titano, per produrre energia e dare origine ad un ciclo basato sugli idrocarburi


Analizzando le

condizioni trovate

sui vari corpi dei

sistemi di Giove e

Saturno ci viene il

sospetto che la vita

potrebbe essere più

facile da trovare di

quanto non si creda

Basta ovviamente non pretendere di trovare gli omini verdi

17/09/2016 F. Mazzucconi 100

F I N E

Mazzucconi - Giove Saturno e la loro numerosa corte

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