Focus

Missione su Titano

Arancione, con il vento che soffia a 400 chilometri all'ora e la presenza di quelli che sembrano fiumi. Ecco come si presenta la principale luna di Saturno agli occhi della sonda europea Huygens....

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Missione su Titano
Arancione, con il vento che soffia a 400 chilometri all'ora e la presenza di quelli che sembrano fiumi. Ecco come si presenta la principale luna di Saturno agli occhi della sonda europea Huygens. Un mondo gelido e secco ma ora si cercano laghi di metano. Tutte le foto, i suoni e i filmati dai confini del nostro Sistema Solare e gli aggiornamenti sulla missione europea.

 

Quelle che a una prima occhiata sembrano massi di ghiaccio e roccia, hanno in realtà una dimensione più simile a ciottoli. Cliccando sull'immagine si possono notare le dimensioni e la distanza (in blu) dalla sonda.Tutte le foto: © ESA/Nasa/Università dell'Arizona.
Quelle che a una prima occhiata sembrano massi di ghiaccio e roccia, hanno in realtà una dimensione più simile a ciottoli. Cliccando sull'immagine si possono notare le dimensioni e la distanza (in blu) dalla sonda.
Tutte le foto: © ESA/Nasa/Università dell'Arizona.

 

Un cielo arancione, sbiadito solcato da furiosi venti con raffiche che toccano anche i 400 chilometri all'ora. Un atmosfera ricchissima di azoto e metano e un volto, quello del suolo, rugoso, solcato da tracce simili a canali, fiumi nei quali non è ancora chiaro se e cosa scorra.
Un mondo gelido e secco. Ecco Titano, agli occhi e alle orecchie della sonda Huygens, la prima navicella spaziale a mettere piede su un mondo dall'altra parte del nostro sistema solare.
In questo Focus File, che è stato aggiornato man mano che sono state rese pubbliche le analisi delle osservazioni della sonda (vedi agli aggiornamenti del 22 gennaio 2005), abbiamo cercato di raccontarvi la spettacolare missione di Huygens e il misterioso e affascinante mondo di Titano, il satellite più grande del nostro sistema solare (ha un diametro maggiore di Mercurio), l'unico dotato di atmosfera e con un ambiente - come confermano le osservazioni di questi giorni - molto simile a quello della Terra quattro miliardi di anni fa, quando si sviluppò la vita.

Ma andiamo con ordine
Il 14 gennaio 2005 verrà ricordata come una data storica per l'esplorazione spaziale e per l'ESA, l'agenzia spaziale europea: dopo un viaggio di sette anni attraverso il Sistema Solare a bordo del veicolo spaziale Cassini (guarda le spettacolari foto inviate, nella fotogallery "L'incredibile mondo di Saturno"), la sonda Huygens ha attraversato con successo l'atmosfera di Titano ed è atterrata, incolume, sulla superficie. Impresa non da poco, visto l'insuccesso dell'atterraggio di Beagle 2, il veicolo marziano schiantatosi circa un anno fa sul suolo del pianeta rosso. E invece, questa volta, tutto è andata come previsto. O quasi..

Discesa al buio
Dopo il distacco dalla nave madre Cassini il 25 dicembre, Huygens ha affrontato altri 20 giorni di viaggio e 4 milioni di chilometri per raggiungere l'atmosfera esterna di Titano. La sonda ha iniziato la sua discesa attraverso le dense nubi della luna da un'altitudine di 1270 chilometri. Nei tre minuti successivi, la decelerazione di Huygens ha consentito di passare da 18000 a 1400 chilometri all'ora.
L'apertura in sequenza del paracadute e il distacco degli scudi termici di protezione hanno rallentato quindi la sonda fino a una velocità di 300 chilometri all'ora, addolcendo il difficile percorso tra i venti della luna e l'ostile atmosfera. E a circa 160 chilometri d'altezza gli strumenti scientifici sono stati accessi da 3 "sveglie" automatiche. Se non avessero funzionato, la missione si poteva dire conclusa e fallita. Da Terra era infatti impossibile comunicare con la sonda. E soprattutto inutile: i comandi impiegano oltre un'ora (67 minuti a essere precisi) per coprire la distanza che ci separa da Saturno. Per questa ragione tutta la sequenza finale di comandi è stata preregistrata e inviata in anticipo.

 

Missione su Titano
Arancione, con il vento che soffia a 400 chilometri all'ora e la presenza di quelli che sembrano fiumi. Ecco come si presenta la principale luna di Saturno agli occhi della sonda europea Huygens. Un mondo gelido e secco ma ora si cercano laghi di metano. Tutte le foto, i suoni e i filmati dai confini del nostro Sistema Solare e gli aggiornamenti sulla missione europea.

 

Un collage di foto scattate a 8 km d'altezza mostra il luogo dell'atterraggio di Huygens. (Clicca sull'immagine per vederla tutta)Le strisce bianche tra le zone chiare e scure non erano visibili da altezze maggiori e per questo potrebbero essere nebbia di vapori di metano o etano.
Un collage di foto scattate a 8 km d'altezza mostra il luogo dell'atterraggio di Huygens. (Clicca sull'immagine per vederla tutta)
Le strisce bianche tra le zone chiare e scure non erano visibili da altezze maggiori e per questo potrebbero essere nebbia di vapori di metano o etano.

 

Spie terrestri
I radiotelescopi terrestri hanno spiato la discesa, registrando i segnali che Huygens mandava alla sonda madre orbitante, l'americana Cassini che ha memorizzato tutti i dati della discesa e quelli raccolti al suolo e poi, solamente al termine della missione, tre ore dopo l'atterraggio, girata la sua antenna (progettata e costruita in Italia) verso Terra, ce li ha inviati.
Per gli scienziati è stato come seguire una telecronaca registrata della finale del campionato mondiale di calcio senza conoscere il risultato.

Atmosfera di azoto e metano
Gli strumenti progettati per misurare la caratteristica dell'atmosfera dal punto di vista chimico e studiare la direzione e la forza dei venti hanno scoperto che l'atmosfera di Titano è costituita per il 93 per cento da azoto, ma sono presenti idrocarburi come il metano. Rimane un mistero come questo continui a essere presente.
A circa 120 chilometri d'altezza il paracadute principale è stato sostituito da uno più piccolo per completare la discesa.
Singolarmente, a 20-30 chilometri di quota, Huygens ha attraversato nubi molto fitte al di sotto delle quali c'era molto più metano del previsto.

I suoni e i silenzi di Titano
Ma due sono state le maggiori sorprese "registrate" (è proprio il caso di dirlo) dal microfono italiano montato sulla sonda: il vento che soffiava quattro volte più violento del previsto, con raffiche di 400 chilometri orari (presto online l'audio del vento durante la discesa e della trasformazione in suoni del segnale radar durante la discesa); e la mancanza di fulmini la cui presenza era stata già notata dallo Spazio da Cassini. Probabilmente in quella zona non c'erano temporali e nessun fulmine solcava il cielo. L'unica scarica registrata è stata probabilmente originata dall'accensione di un qualche strumento.
Come il DISR, forse, l'ultimo a entrare in funzione, con il compito di fotografare la morfologia di Titano. Ne ha scattate circa 700, ma soltanto 350 sono arrivate a causa di un problema di comunicazione su cui si sta cercando di indagare (e porre rimedio).

 

Missione su Titano
Arancione, con il vento che soffia a 400 chilometri all'ora e la presenza di quelli che sembrano fiumi. Ecco come si presenta la principale luna di Saturno agli occhi della sonda europea Huygens. Un mondo gelido e secco ma ora si cercano laghi di metano. Tutte le foto, i suoni e i filmati dai confini del nostro Sistema Solare e gli aggiornamenti sulla missione europea.

 

Fiumi e canali. Da un'altezza di 16,2 km Huygens ha fotografato quelli che sembrano tozzi canali di drenaggio che si tuffano in una costa.
Fiumi e canali. Da un'altezza di 16,2 km Huygens ha fotografato quelli che sembrano tozzi canali di drenaggio che si tuffano in una costa.

 

Foto titaniche
Scattate durante la discesa e al suolo, da dove Huygens ha trasmesso per oltre 70 minuti (superando largamente le aspettative minime riposte dagli scienziati), hanno stupito i ricercatori: «Si notano canali scavati da un liquido che forse scorreva in epoche non remote - spiega Martin Tomasko dell'università dell'Arizona e responsabile dello strumento che ha effettuato le riprese -. Ora sono vuoti ma nel fondo forse c'è materiale organico, depositi di idrocarburi come forse esistono nelle grandi aree più scure che nelle immagini assomigliano a dei laghi». Si nota quella che potrebbe essere una nebbia di metano o qualcosa di simile.

Una botta tremenda, ma meno forte del previsto
Chi si aspettava un tuffo in un lago di metano è rimasto deluso. Huygens è atterrata in una zona con un suolo simile all'argilla umida. L'impatto è stato raccolto da due strumenti, l'accelerometro che ha registrato la decelerazione della sonda: 15 g in circa 40 millisecondi; e il "penetrometro", uno strumento che protende dalla parte inferiore, che ha misurato una penetrazione di circa 15 cm nel suolo di Titano.
Dopo l'impatto gli strumenti hanno riscontrato un innalzamento del livello di metano, segno che l'urto e il calore prodotto hanno sciolto il suolo e fatto evaporare una riserva di metano sul suolo.
Il panorama che si è aperto agli occhi di Huygens è inquietante: silenzioso e freddo (-180 °, un po' più caldo dei - 200 registrati in altitudine), secco e poco umido. Il cielo di un arancione sbiadito, frutto delle reazioni chimiche che avvengono nell'atmosfera sovrasta un paesaggio piatto con ciottoli di 25 centimetri. «Sono palle di ghiaccio d'acqua, metano e forse azoto» spiega Tomasko. «Forse materiale spostato da un corso fluviale del passato».
Come detto poc'anzi la presenza di fiumi (o di quelli che erano corsi fluviali) è stata registrata anche dall'alto: «Al momento Titano è l'unico luogo nell'universo che conosciamo, dopo la Terra, ad avere una geologia attiva», ha spiegato Marcello Cordini, responsabile ESA dell'esplorazione del Sistema Solare. «Un'immagine ripresa da un'altezza di 16 chilometri ricorda quella di un ghiacciaio che si scioglie in primavera». Prematuro però dire cosa scorra nei fiumi, o se scorra ancora qualcosa.

Laboratorio della vita
Rimane il fatto che Titano è una piccola Terra in miniatura all'epoca in cui comparvero le prime molecole organiche che divennero poi i precursori della vita sul nostro pianeta.
La parte esterna del sistema solare, dove si trovano Titano e il suo pianeta Saturno, è il luogo più primitivo del nostro sistema, dove in gran parte si sono conservate le condizioni iniziali della formazione dei pianeti. Diversamente, nella zona più interna, il calore del Sole ha cancellato dall'atmosfera dei vari pianeti molte tracce di questo percorso evolutivo, impedendoci di capire fino in fondo come i vari mattoncini chimici hanno portato alla comparsa della vita.
Lontano dal Sole questi processi sono congelati e quindi possiamo studiarli. Un po' come fare un viaggio indietro nel tempo.
Una cosa è certa: il materiale da analizzare, sebbene raccolto soltanto in 3 ore e 37 minuti, è enorme e impegnerà i ricercatori dell'ESA e della Nasa per parecchio tempo. Tornate a trovarci per rimanere aggiornati sul oscuro mondo di Titano. E il modo, altrettanto misterioso, con cui si è sviluppata la vita.

 

Missione su Titano
Arancione, con il vento che soffia a 400 chilometri all'ora e la presenza di quelli che sembrano fiumi. Ecco come si presenta la principale luna di Saturno agli occhi della sonda europea Huygens. Un mondo gelido e secco ma ora si cercano laghi di metano. Tutte le foto, i suoni e i filmati dai confini del nostro Sistema Solare e gli aggiornamenti sulla missione europea.

 

La presenza di canali sulla superficie di Titano è sempre più evidente man mano che le immagini vengono elaborate e composte tra loro, come in questo caso.
La presenza di canali sulla superficie di Titano è sempre più evidente man mano che le immagini vengono elaborate e composte tra loro, come in questo caso.

 

A una settimana dall'atterraggio di Huygens e dopo un approfondito lavoro di confronto tra i dati registrati dai diversi strumenti della sonda, gli scienziati dell'Esa e della Nasa sono stati in grado di spiegare meglio le scoperte fatte, svelando quella che tuttora è la migliore “fotografia” del mondo di Titano.
Secondo gli esperti. alcuni dei familiari processi geofisici della Terra avvengono anche su Titano, ma con alcune importanti differenze, soprattutto a livello chimico: al posto dell'acqua allo stato liquido, Titano ha metano liquido; invece di rocce silicacee, c'è ghiaccio d'acqua; niente polvere, ma particelle di idrocarburi che si depositano dall'atmosfera; e infine, al posto della lava, i vulcani di Titano eruttano ghiaccio a temperature bassissime.
Ecco perché. Sulla luna ci sono fiumi di metano liquido, ma sfortunatamente non nella zona in cui è atterrata la sonda Huygens. La presenza di metano liquido non è stata infatti fotografata direttamente, ma si deduce dal fatto che nella zona di atterraggio ci sono evidenze di un suolo “umido” e tracce di erosione. Secondo Jean-Pierre Lebreton, responsabile della missione Huygens, il responsabile di questa attività geologica sarebbe il metano liquido che svolgerebbe su Titano quanto svolse e svolge attualmente l'acqua sulla Terra: erode e modella il paesaggio.
«Le prove geologiche di precipitazioni, erosione, abrasione meccanica ed altre attività fluviali ci dicono che i processi fisici che danno forma a Titano sono molto simili a quelli che avvengono sulla Terra» ha spiegato Martin Tomasko, responsabile del Descent Imager-Spectral Radiometer (DISR), lo strumento che ha ripreso le immagini diffuse nei giorni scorsi.
Paesaggi noti. Quindi ci sono delta, laghi, mari di metano, pietre (forse idrocarburi ghiacciati), laghi prosciugati di metano allo stato liquido vista la bassa temperatura (-180 °) e l'alta pressione. Il fondo dei canali asciutti sembra ricoperto da una pellicola scura di molecole organiche addensate e cadute dall'atmosfera. E questa, insieme ad altri dati, confermerebbe la presenza di una pioggia scura e fluida, composta di molecole organiche. Dalle foto si riconoscono complesse reti di stretti canali di drenaggio che corrono dagli altopiani più chiari verso regioni più basse, piatte e scure.
Tali canali, secondo gli scienziati dell'Esa, sembrano sfociare in quelli che assomigliano a laghi (se non mari) con “isole” e “secche“, sorprendentemente simili a quelle che si trovano sulla Terra.
Siamo capitati nel deserto. «Il posto dove è arrivato Huygens sembra l'Arizona, con letti prosciugati o dove piove solo alcuni giorni all'anno», ha raccontano Tomasko che peraltro proviene proprio dall'Università dell'Arizona. I dati dell'impatto confermano che il materiale al di sotto della crosta in superficie ha la consistenza della sabbia: forse il risultato di pioggia di metano caduta sulla superficie nel corso degli anni, o l'affioramento di liquidi dal sottosuolo. Poco dopo il violento atterraggio, il calore della sonda ha riscaldato il terreno e gli strumenti hanno rilevato vapori di metano, evaporato dalla superficie, rafforzando ulteriormente il ruolo primario del metano nella geologia e nella meteorologia di Titano. Ma da dove arriva il metano? «Ci deve essere una fonte interna.» spiega Toby Owen, dell'Istituto di astronomia di Honolulu, incaricato dello studio dell'atmosfera di Titano. «Il metano viene continuamente rinnovato, altrimenti sarebbe già sparito nello spazio».
Le immagini riprese sulla superficie mostrano dei ciottoli arrotondati sul letto di un fiume in secca. Di cosa sono fatti? Secondo le misurazioni spettrali si tratta di una composizione di ghiaccio d'acqua sporco, confermando che non si tratta di rocce, sebbene gli assomiglino molto. Dalle immagini riprese a diversi km dal suolo si nota una sottile lingua leggermente colorata. Secondo gli esperti potrebbe essere un'enorme eruzione di ghiaccio dalle quali si dipanano ruscelli di metano liquido.

 

16 gennaio 2005

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