Ecco quanto dura, esattamente, un giorno su Saturno: dieci ore, 32 minuti e 44 secondi (tempo terrestre). Ossia diversi minuti in meno di quanto si pensava. Gli scienziati dell'Università di Tel Aviv sono giunti a questa stima, la più precisa mai ottenuta, applicando un nuovo metodo che è stato descritto sulla rivista Nature.
calcoli complicati. Per i pianeti rocciosi come la Terra e Marte misurare il periodo di rotazione (la durata del "giorno") è abbastanza semplice: basta individuare un punto caratteristico sulla superficie e attendere che compia un giro completo. I giganti gassosi come Saturno o Giove, invece, sono ricoperti da spessi strati di nubi che nascondono la superficie e non presentano oggetti solidi da "fissare" sulla faccia esterna. E c'è anche un altro problema. Per quanto riguarda Giove, i calcoli sono facilitati dal fatto che il campo magnetico è inclinato rispetto all'asse di rotazione, consentendo di sfruttare il polo magnetico come punto di riferimento. Cosa impossibile per Saturno, dove i poli magnetici sono allineati con l'asse di rotazione del pianeta.
Diamo i numeri. Nel corso degli anni, gli scienziati hanno ottenuto informazioni contrastanti. Nel 1981 la sonda Voyager 2 calcolò che su Saturno il giorno avesse una lunghezza di 10 ore, 39 minuti e 22 secondi, basandosi sulle fluttuazioni del campo magnetico del pianeta. Tuttavia, quasi trent'anni dopo, la sonda Cassini aggiunse 8 minuti alla stima iniziale, sentenziando che il periodo di rotazione di Saturno fosse di 10 ore, 47 minuti e 6 secondi.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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].
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?
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.
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.
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.
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
Foto: © NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Il nuovo studio. I calcoli del team dell'Università di Tel Aviv sono stati eseguiti facendo un percorso "a ritroso". Come spiega Ravit Helled, co-autrice dello studio: «Abbiamo cercato di dare una risposta partendo dalla forma e dal campo gravitazionale del pianeta. Siamo stati in grado di osservare il quadro generale e di sfruttare le proprietà fisiche per determinare il periodo di rotazione».
Yohai Kaspi, che ha contribuito alla ricerca, illustra la procedura con una analogia: un pianeta che ruota tende ad appiattirsi, formando una "pancia" nella fascia centrale; più ruota veloce, più la sua forma si distorce. La "pancia" di Saturno è particolarmente evidente a causa della sua composizione gassosa, un mix di idrogeno (95%), elio (3%) e altri gas. La ridistribuzione della massa del pianeta genera delle fluttuazioni nel suo campo gravitazionale, che può essere misurato incrociando i dati di Cassini e di altri telescopi. Da qui l'intuizione: una volta misurato il campo gravitazionale si può risalire alla rotazione che ha generato le perturbazioni. Risultato: su Saturno il giorno dura dieci ore, 32 minuti e 44 secondi, quindici minuti meno di quanto calcolato con le osservazioni di Cassini.
È un metodo preciso? A quanto pare, sì: il team ha applicato la stessa tecnica per calcolare il periodo di rotazione di Giove, ottenendo dei risultati identici a quelli già noti agli astronomi (9 ore, 55 minuti e 29 secondi).
Anche su Saturno è tempo di cambio di stagioni e per la sonda Cassini, che dal 2004 vi orbita intorno, questa è un'occasione speciale per documentare gli effetti cromatici del fenomeno. La primavera infatti ha fatto capolino sull'emisfero settentrionale del pianeta, mentre a sud è arrivato l'autunno: il risultato è che il colore azzurro nell'emisfero nord che aveva dato il benvenuto alla sonda all'inizio della sua missione, sta lentamente sbiadendo per ricomparire invece a sud, dove si va verso l'inverno.
Il colore bluastro è dovuto alla riduzione dell'intensità della luce ultravioletta e del suo riverbero nell'emisfero che si avvia verso la brutta stagione: meno riverbero e meno foschia portano un'atmosfera più limpida, e c'è quindi maggiore probabilità che le molecole nell'aria possano riflettere la luce solare (il blu è una conseguenza di questo fenomeno, come avviene con i cieli blu sulla Terra). Anche la presenza di metano nell'atmosfera sembra contribuire alla strana colorazione.
Questa immagine è il risultato di un mosaico di sei foto, ottenute dalla sonda Cassini a maggio, mentre orbitava a una distanza di 778 mila chilometri da Titano. La luna di Saturno, in primo piano, ha un diametro di 5150 chilometri ed è più grande di Mercurio.
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Foto: © Image Credit: NASA/JPL-Caltech/SSI
Quando la Sonda Cassini ha raggiunto l'orbita di Saturno otto anni fa, l'emisfero nord si presentava dipinto di un colore azzurro intenso come in questa foto. Ora la situazione si è ribaltata: come si vede dal confronto con l'immagine precedente, il blu si è spostato nell'emisfero meridionale mentre quello settentrionale si sta tingendo di un colore giallastro.
Poiché l'asse di rotazione di Saturno è inclinato rispetto al piano dell'eclittica, anche sul pianeta ci sono diverse stagioni. Qui, però, durano 7 anni! Da quando Cassini ha agganciato la sua orbita, nel 2004, questa è quindi la prima occasione che abbiamo per osservare gli effetti dell'alternanza delle stagioni sul pianeta. La foto scattata dalla sonda nell'ottobre 2004 mostra, oltre alla colorazione "invertita" anche l'ombra di Saturno che si allunga sui suoi anelli, a sinistra. Molte delle nuove immagini sono state rese possibili dalle nuove orbite di Cassini che offrono una visione più diretta delle regioni polari del pianeta e delle sue lune.
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Foto: © Nasa
Gli anelli di Saturno oscurano parte della visione di Titano, sullo sfondo. La fascia centrale degli anelli appare completamente nera a causa dell'ombra proiettata dal pianeta. Con la sua spessa atmosfera e la fitta nebbia di composti organici titano è uno dei corpi celesti più simili alla Terra mai osservati finora. Tanto che alcuni ricercatori hanno ipotizzato un passato analogo per i due corpi celesti: la luna di Saturno sembra una versione "congelata" del nostro pianeta, prima che vi si sviluppasse la vita.
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Foto: © Image Credit: NASA/JPL-Caltech/SSI
Cassini fotografa il lato al buio di Titano, mentre un alone di luce proveniente dalla parte illuminata dal Sole illumina la circonferenza del pianeta. L'immagine immortala il lato di Titano rivolto verso Saturno; il nord del satellite è in alto nella foto e inclinato di 9 gradi sulla destra.
Titano è l'unica luna del Sistema Solare a possedere una densa atmosfera, fatto che in passato ha ostacolato le osservazioni da Terra di questo satellite. L'atmosfera è composta prevalentemente di azoto con una piccola percentuale di metano e tracce di numerosi altri gas. Riflettendo la luce solare questa fitta foschia contribuisce a rispedire il calore al mittente, mantenendo il corpo celeste piuttosto freddo (-179 °C).
Mille curiosità sulle lune del Sistema Solare
Foto: © Image Credit: NASA/JPL-Caltech/SSI
Un'immagine del vortice polare scoperto al polo sud di Titano pochi mesi fa. La massa di gas rotea come una turbina completando una rotazione ogni 9 ore (il satellite impiega invece circa 16 giorni per ruotare intorno al proprio asse). La struttura che ricorda quella di alcuni vortici oceanici potrebbe essere causata dal raffreddamento stagionale nella stratosfera di Titano. Vortici d'aria come questo sono stati osservati anche sulla Terra e su altri pianeti del Sistema Solare.
Sistema Solare, quante ne sai? Mettiti alla prova con un test!
Foto: © Image Credit: NASA/JPL-Caltech/SSI
Saturno è ricchissimo di satelliti naturali. Ad oggi ne sono stati individuati 62 e nominati 53, ma virtualmente sono molti di più: i frammenti ghiacciati staccatisi dagli anelli potrebbero infatti essere considerati lune, ma non è chiaro quale sia la dimensione che un corpo celeste debba avere per godere di questo status. Due di esse hanno lasciato un'ombra sulla silhouette del pianeta (per maggiori informazioni sui satelliti di Saturno visita questo link della missione Cassini).
Esplora il Sistema Solare alla scoperta delle sue meraviglie
Foto: © Nasa
Una foto di Saturno così come siamo abituati a vederlo di solito, e un po' meno colorata delle precedenti. Lanciata nel 1997, la Sonda Cassini è la prima ad essere entrata nell'orbita del pianeta - nel 2004 - ma non la prima ad averlo visitato: prima era già toccato, infatti alla Pioneer 11 e alle Voyager 1 e 2. Uno degli obiettivi della missione congiunta di Nasa, Esa e Agenzia Spaziale Italiana è quello di studiare le variazioni stagionali sul pianeta degli anelli.
Foto, video, test e tante curiosità: tutto quello che vorresti sapere su Saturno
Foto: © Nasa
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
Foto: © NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
