L'incredibile mondo di Saturno

Polveri sconosciute tra gli anelli, strane nebbie e nubi scintillanti su Titano, lune misteriose dalle strane facce. La sonda Cassini ci svela un volto sconosciuto e misterioso del grande signore degli anelli.

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Polveri sconosciute tra gli anelli colorati, strane nebbie e nubi scintillanti su Titano, lune misteriose dalle facce mai viste. La sonda Cassini è giunta nel sistema di Saturno e ci sta svelando un volto sconosciuto e misterioso del grande signore degli anelli. Le sue scoperte ci aiuteranno a capire cosa accadde nei primi attimi di vita dei pianeti.

Tutte le foto e i filmati: © Nasa/Esa/Asi.

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15 ottobre 1997. Un potente razzo Titan IV/B Centaur si alza da Cape Canaveral (Florida). Nella sua pancia trasporta uno dei più pesanti e grandi satelliti mai spediti nello spazio. Si tratta della nave spaziale Cassini diretta verso Saturno e della sonda Huygens che ha "chiesto un passaggio" fino a Titano, la luna più grande e interessante del pianeta. Per raggiungere la loro meta percorreranno in sette anni 3,4 miliardi di km. Una volta arrivati, la missione prevede uno svolgimento di 4 anni durante i quali Cassini disegnerà 74 orbite, passando per 52 volte accanto a sette delle 31 lune di Saturno.

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Gas e anelli. Questo è Saturno, il secondo pianeta del sistema solare e quello con la densità più bassa, inferiore a quella dell'acqua. È composto principalmente da un'atmosfera di idrogeno (94%) ed elio (6%) più un cocktail di tracce di ammoniaca e metano. Sotto l'atmosfera si trova uno strato di idrogeno ad altissima pressione che circonda il cuore del pianeta, composto da materiale liquido e roccioso della stesse dimensioni della Terra.
Sebbene anche Giove, Urano e Nettuno ne siano dotati, Saturno deve la sua fama agli anelli che lo circondano: un mistero che Cassini potrebbe aiutarci a risolvere. Non è la prima volta che una missione spaziale allunga i suoi occhi sul pianeta: Pioneer 11 nel 1979 e Voyager 1 e 2, nel '80 e '81 gli sono passati accanto.

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Cassini, dopo le sonde sovietiche Phobos 1 e 2, è il più grande satellite per esplorazioni planetarie mai costruito: alto 6,7 metri, ha un diametro di circa 4 metri. Ha dunque le dimensioni di un pullman da 30 posti. Ma a bordo niente passeggeri: soltanto 12 strumenti supertecnologici (un record anche questo) per misurare campo magnetico, atmosfera, anelli e satelliti di Saturno.(Guarda il multimedia per scoprirne tutti i segreti)
Cassini e Huygens nascono dalla collaborazione tra la Nasa, l'agenzia spaziale europea e quella italiana. In tutto la missione costerà 2,69 miliardi di euro e coinvolgerà 5000 persone tra tecnici e scienziati provenienti da oltre 17 Paesi.

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Per giungere a destinazione, Cassini ha peregrinato per il sistema solare alla ricerca della forza necessaria per il lungo viaggio. Nessun razzo sarebbe infatti stato in grado di spedirla direttamente così lontano. Per ottenere la velocità sufficiente si è sfruttata la spinta gravitazionale prodotta dal passaggio ravvicinato della sonda con altri pianeti (vedi filmato). E così Cassini ha sorvolato Venere per due volte a poche centinaia di chilometri di distanza, è ripassata accanto alla Terra e quindi si è diretta verso Giove, dove è avvenuta la quarta e ultima di queste manovre, chiamate "effetto fionda", scoperte dall'astronomo italiano Giuseppe Colombo, negli anni '70.
In occasione del passaggio accanto a Giove, nel 2001, gli strumenti già attivati ci hanno inviato nuove e interessanti foto.

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Il 27 marzo 2004 Cassini getta l'ultima occhiata completa del sistema Saturno - anelli. Da quel momento la distanza non permetterà più foto complete. In questa foto alla luce visibile è possibile scorgere con chiarezza le differenze tra le fasce degli anelli (vedi foto seguenti) e alcuni fenomeni atmosferici. Sono proprio questi due dei principali campi di indagine della sonda.
Lo spicchio di luce azzurra che si nota nell'emisfero nord è la luce del Sole riflessa dall'atmosfera. In quello meridionale si scorgono due deboli punti neri. Si tratta di tempeste la cui origine non è chiara.

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Prima dell'arrivo, Cassini ha sorvolato a una distanza di 2000 km Phoebe, una delle lune più esterne. Le foto ad alta risoluzione rivelano che il piccolo satellite ha un nucleo di ghiaccio ricoperto da un sottile strato di materiale più scuro e numerosi crateri profondi. Dalle prime analisi si ritiene che la luna facesse parte della cintura di Kuiper, che si trova oltre Plutone e contiene miliardi di piccoli corpi rocciosi e ghiacciati. Questo fatto fa di Phoebe un resto di quello che era il sistema solare miliardi di anni fa.
I profondi crateri danno alla luna una forma molto irregolare (vedi immagine radar). I violenti impatti sulla superficie avrebbero provocato massicce perdite di materiale che in seguito avrebbe formato alcune delle 12 lune più piccole ed esterne di Saturno.

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Saturno e i suoi anelli formano il più vasto corpo del sistema solare: il diametro totale è pari a ¾ della distanza tra la Terra e la Luna. Gli anelli da soli formano un disco di 300 mila km di diametro con uno spessore massimo di soli 100 metri. Ma di cosa sono fatti e da dove arrivano nessuno lo sa ancora con perfezione. Potrebbero essere schegge di comete, asteroidi sbriciolati o pezzi di lune. Sono composte da frammenti di roccia e ghiaccio. Le dimensioni di queste particelle vanno da quelle microscopiche come quelle del fumo di una sigaretta a quelle di una casa. Sembra che ruotino attorno a Saturno a diverse velocità. I nomi degli anelli seguono l'alfabeto in base alla loro scoperta. Partendo dunque dal pianeta si distinguono D, C, B, A, F, G, E.

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Come una partita di calcio con i tempi di recupero. In tutto 95 minuti (uno meno del previsto), tra i più importanti di tutta la missione. Tanto è durato l'arrivo di Cassini il primo luglio, quando ha acceso il motore per frenare la sua corsa e venire catturata dalla gravità di Saturno. Nel frattempo la sonda ha incominciato a danzare tra gli anelli, compiendo una serie di piroette programmate per proteggersi dall'impatto con le particelle di polvere (100 mila in cinque minuti, ma nessun danno) o alternativamente, per frenare. Durante la manovra sono state scattate le prime foto "ravvicinate" degli anelli, come quella qui a fianco.
Scoprire con precisione come si sono formati gli anelli potrebbe spiegarci cosa accade nei primi momenti di vita dei pianeti del nostro sistema solare.

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Saturno ha la più numerosa famiglia di lune. All'ultimo appello ne risultavano 31, 13 delle quali scoperte nel 2000, dopo la partenza di Cassini. A parte Titano, la maggiore, le altre non hanno atmosfera e sono composte da blocchi di roccia ricoperti di ghiaccio.
Nei 4 anni di orbita, Cassini sorvolerà per 45 volte Titano (alcuni da distanza ravvicinatissima, circa mille chilometri), ma avrà anche "incontri ravvicinati" con altri 5 satelliti.
Tra questi Dione, raffigurato in questa foto. Scoperto da Cassini (l'astronomo) nel 1684, ha un diametro di 1120 km ed è la quarta luna di Saturno.

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L'addio è previsto per il giorno di Natale, quando la sonda Huygens si staccherà da Cassini e scenderà verso Titano dove arriverà il 14 gennaio. La discesa, frenata dai paracaduti, durerà circa 2 ore, durante le quali verranno scattate oltre 1100 fotografie per studiare il terreno; l'atmosfera verrà analizzata alle diverse altezze per capirne la composizione; un microfono registrerà se ci sono tuoni, e quindi fulmini, che potrebbero essere una fonte energetica per scatenare la reazione chimica necessaria a formare molecole organiche complesse. Una volta al suolo, Huygens avrà ancora circa un'ora per effettuare le sue ricerche. Poi le batterie si esauriranno e comunque la sonda madre Cassini sarà fuori portata per raccogliere i dati inviati da Titano. Huygens, infatti non può trasmettere direttamente a Terra.

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Scienziati esterrefatti di fronte ai primi dati da Titano, la più interessante delle lune, la più grande (ha una taglia superiore persino a Mercurio) e l'unica a essere dotata di atmosfera, composta in gran parte da azoto. Una situazione che ricorda molto quella della Terra primordiale. La superficie ha subito sorpreso gli astronomi: la si aspettava coperta da oceani di metano liquido e invede le prime foto sembrano rivelare un suolo più solido, butterato di crateri e probabilmente con una certa attività geologica. Ampie regioni appaiono scure, ricche di ghiaccio d'acqua (la temperatura è inferiore a -200 °). Altre sembrano presentare idrocarburi. Questa foto, una delle prime, realizzata con uno spettrometro a raggi infrarossi, ha svelato una superficie esotica ricca di molti materiali (vedi elaborazione).

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Cassini ci ha inviato alcune delle più belle foto degli anelli, visti alla luce ultravioletta, dalle quali è possibile capire la loro diversa composizione. In quest'immagine e nell'ingrandimento, si coglie un particolare dell'anello A. Le zone rosse indicano spazi vuoti, dove si trova materiale sporco e particelle più piccole di quelle dense e ghiacciate (in turchese) degli anelli. L'anello rosso a destra è la cosiddetta divisione di Enke. La zona più ampia a sinistra è la divisione di Cassini che separa l'anello B da quello A. Proprio in questo spazio meno denso si è infilata la sonda. A bordo, un registratore ha raccolto il rumore della pioggia di polveri e particelle. Ecco la registrazione [QuickTime, 2,2 Mb].

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Gli astronomi ormai non si stupiscono più. Le lune di Saturno ci riservano ogni giorno nuove sorprese, come nel caso di Iapetus, una delle più grandi. La sua faccia è inspiegabilmente a due colori: una metà è molto luminosa e lucida; l'altra metà molto scura, poco riflettente. La possibile causa rimane ancora un mistero. Alcuni ipotizzano, per esempio, che questa zona potrebbe essere ricoperta da particelle espulse da un'altra luna, nella fattispecie Phoebe.
Ma esiste anche un'altra ipotesi, più affascinante: e se si trattasse di materiale eruttato dalle profondità del satellite?

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Rosa e grigio, con punte di marrone. Sono i colori reali degli anelli, ripresi da Cassini nove giorni prima di entrare in orbita.
La parte più brillante, in alto a destra, è il cosiddetto anello B, all'interno del quale si notano diverse zone color sabbia. Dal momento che gli anelli sono costituiti principalmente da ghiaccio - che è bianco - si suppone che le diverse colorazioni dipendano dalla maggiore o minore presenza di altri materiali "sporchi", quali rocce e composti di carbonio.
L'immagine di Cassini, scattata da una distanza di 6,4 milioni di km, inquadra gli anelli da un'angolazione diversa da quella terrestre e permette una migliore evidenziazione dei colori.

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Una delle più recenti immagini provenienti dalla sonda Cassini ed elaborate dalla Nasa riguarda la temperatura degli anelli di Saturno. La foto è stata scattata subito dopo l'entrata nell'orbita del pianeta, utilizzando lo spettrometro all'infrarosso. In seguito è stata "colorata". Le temperature sul lato non illuminato degli anelli variano da-163 ° (in rosso) a -203 ° (in blu). In verde, invece, la temperatura di circa -183 °. Le regioni più opache degli anelli, come la periferia estrema del cosiddetto anello A (all'estrema destra) e la parte centrale del B sono più calde, mentre le sezioni più trasparenti (quali la divisione di Cassini, per esempio) sono più calde. E il pallino bianco in fondo all'immagine? La Luna Enceladus. Dal momento dell'arrivo, Cassini ha già scoperto due minuscoli satelliti e un piccolo anello.

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Gli anelli di Saturno sono trasparenti? Cassini ha confermato che alcuni sono più spessi di alti. E in alcuni casi lasciano intravedere quanto si trova alle loro spalle, come in questa foto ai colori naturali: gli anelli A, B e C in sequenza dall'alto al basso, si sovrappongono al gigante gassoso. Il tetto di nuvole di Saturno si intravede attraverso l'anello C, meno popolato degli altri da minuscole particelle.
Il pianeta e i suoi anelli si estendono potrebbe a mala pena essere compreso tra la Terra e la Luna. Una distanza enorme
Il sistema degli anelli si estende per 275.000 Km di diametro (pari a poco meno la distanza Terra-Luna) ma è decisamente sottile.

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Spettacoli come questo non si vedono tutti i giorni: la sonda Cassini, che orbita intorno al pianeta degli anelli dal 2004, ha catturato questo magnifico ritratto color verde smeraldo il 17 ottobre scorso (le migliori foto inviate dalla sonda in questa gallery).

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Nell'immagine, il Sole è posizionato dietro Saturno, illuminando con i suoi raggi i finissimi frammenti di ghiaccio che compongono i suoi anelli. La sonda ha compiuto scatti del pianeta utilizzando filtri ultravioletti, infrarossi e visibili, e quello che vediamo è il risultato della sovrapposizione delle diverse istantanee.

Saturno cambia stagione, e inverte i colori: guarda

Le reciproche posizioni di sonda, pianeta e Sole non solo offrono le condizioni per uno scatto da manuale ma permettono anche agli scienziati di studiare la composizione di anelli e atmosfera più facilmente e con maggiore precisione.

Tutti i segreti del pianeta con gli anelli in una gallery fotografica

Ingrandendo la foto noterete, sulla sinistra sotto gli anelli, Encelado e Tethys, due delle lune di Saturno qui visibili come puntini bianchi (Encelado è quello più vicino agli anelli).

Guarda la sagoma di Pac-Man disegnata sulle due lune di Saturno

Polveri sconosciute tra gli anelli colorati, strane nebbie e nubi scintillanti su Titano, lune misteriose dalle facce mai viste. La sonda Cassini è giunta nel sistema di Saturno e ci sta svelando un volto sconosciuto e misterioso del grande signore degli anelli. Le sue scoperte ci aiuteranno a capire cosa accadde nei primi attimi di vita dei pianeti.

Tutte le foto e i filmati: © Nasa/Esa/Asi.