Una misurazione precisa della durata del giorno sul pianeta Saturno grazie ai suoi anelli

Particolare degli anelli di Saturno (Immagine NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute)
Particolare degli anelli di Saturno (Immagine NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute)

Un articolo pubblicato sulla rivista “The Astrophysical Journal” riporta una misurazione precisa della durata del giorno sul pianeta Saturno. La mancanza di una superficie solida con punti di riferimento e un campo magnetico dalle caratteristiche inusuali avevano impedito misurazioni precise ma ora un team di ricercatori guidato da Christopher Mankovich dell’Università della California Santa Cruz (UCSC) ha compiuto quest’impresa sfruttando i dati raccolti dalla sonda spaziale Cassini sugli effetti che le vibrazioni all’interno di Saturno provocano sull’oscillazione del suo campo gravitazionale e di conseguenza anche sugli anelli. Il risultato è che il giorno sul pianeta è stato misurato in 10 ore, 33 minuti e 38 secondi.

L’idea di usare gli anelli di Saturno per studiare la sismologia del pianeta è tutt’altro che nuova dato che venne suggerita per la prima volta nel 1982, quando era puramente teorica per l’impossibilità di compiere rilevazioni abbastanza precise. Mark Marley dell’Ames Research Center della NASA, uno degli autori di questa ricerca, sviluppò quell’idea nella sua tesi di dottorato nel 1990 mostrando come dovevano essere fatti i calcoli e predicendo la posizione di alcune caratteristiche degli anelli.

All’epoca della tesi di Mark Marley la missione Cassini era nella fase di pianificazione e lui fece notare che avrebbe potuto compiere le osservazioni necessarie a testare l’idea. Ci sono voluti molti anni per poter vedere gli effettivi risultati ma alla fine sono arrivati, in particolare nell’ultima fase della missione, chiamata appropriatamente Gran Finale, in cui la sonda spaziale ha compiuto una serie di passaggi tra il pianeta e gli anelli.

I ricercatori hanno usato i dati accumulati dalla sonda spaziale Cassini per studiare gli schemi d’onda generati all’interno degli anelli. Essi reagiscono a vibrazioni generate all’interno di Saturno e per questo sono stati paragonati a sismometri. Le vibrazioni all’interno del pianeta hanno frequenze che causano variazioni nel suo campo gravitazionale con un’influenza sulle particelle che costituiscono gli anelli. Dove le oscillazioni del campo gravitazionale entrano in risonanza con le orbite degli anelli, l’energia si accumula e viene portata via come un’onda.

La maggior parte delle onde osservate negli anelli di Saturno sono generate dagli effetti gravitazionali delle lune che orbitano all’esterno degli anelli e i ricercatori hanno dovuto cercare le caratteristiche che sono dovute alle oscillazioni del pianeta per capirne la struttura interna. Lo spettro di frequenze delle oscillazioni è stato predetto in una serie di modelli che sono stati confrontati con le osservazioni condotte dalla sonda spaziale Cassini in particolare nell’anello C. Uno dei risultati principali è stato il calcolo del giorno di Saturno, che finora era stato difficile da calcolare con precisione a causa delle caratteristiche del pianeta.

In passato, alcune stime della lunghezza del giorno di Saturno erano state condotte basandosi sul suo campo magnetico: nel 1981 quella basata su rilevazioni effettuate dalle sonde spaziali Voyager fu di 10 ore, 39 minuti e 23 secondi, quelle basate su altre rilevazioni della sonda spaziale Cassini erano tra 10 ore e 36 minuti e 10 ore e 48 minuti. Secondo questa nuova stima il giorno su Saturno è un po’ più corto, di 10 ore, 33 minuti e 38 secondi.

La missione della sonda spaziale Cassini è terminata il 15 settembre 2017 con la sua distruzione nell’atmosfera del pianeta Saturno ma i dati raccolti durante il Gran Finale hanno stimolato una nuova serie di ricerche. In quell’ultima fase della missione sono state compiute manovre che prima erano considerate troppo rischiose e i risultati mostrano che è stata davvero una conclusione degna di una straordinaria missione.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *