Il più grande dei satelliti di Saturno è Titano: è... imponente, più grande di Mercurio, e se ruotasse attorno al Sole anziché a Saturno non avremmo difficoltà a considerarlo un pianeta.
A maggior ragione perché è l’unico corpo del Sistema Solare per il quale abbiamo prove dell’esistenza di laghi, fiumi e piogge. Non cade e scorre acqua, come sulla Terra, ma precipita metano e alcuni composti simili, i quali però hanno la capacità di erodere il suolo - come l’acqua - e hanno perciò dato origine a montagne e valli, proprio come l'acqua sulla Terra.
Nonostante l'inatteso insieme delle caratteristiche, in pochi credevano che su Titano ci potessero essere condizioni adatte a originare la vita, soprattutto per due motivi: la mancanza di acqua liquida e le temperature molto basse, circa -180 °C.
Uno studio realizzato da un gruppo di ricercatori della Cornell University di Ithaca (New York), pubblicato su Proceedings of the National Academy of Sciences, apre però nuovi scenari.
Uno studio approfondito dell'atmosfera di Titano. Prima dell'arrivo di Huygens su Titano gli scienziati sapevano che l'atmosfera del satellite è costituita in gran parte di azoto, con percentuali di metano. Ma poco si sapeva sulle condizioni di pressione e temperatura alle diverse altitudini. Durante la discesa, lo strumento di bordo HASI (Huygens Atmospheric Structure Instrument) ha determinato le condizioni di temperatura, densità atmosferica e pressione a partire da 1400 km di quota, fino alla superficie di Titano.
Nella foto l'atmosfera di Titano a 5 diverse altezze riprese da Huygens in direzione dei 4 punti cardinali.
Guarda una ricostruzione della discesa di Huygens:
Foto: © ESA/NASA/JPL/University of Arizona
I super venti di Titano Durante la discesa la sonda Huygens è stata spostata dai venti di 165,8 km rispetto alla superficie di Titano. Colpa di un'atmosfera turbolenta, con venti fortissimi che hanno confermato una tesi degli scienziati, quella della "super rotazione" di Titano, ovvero il fatto che l'atmosfera della luna si muove più velocemente della sua superficie. Ma c'è di più: in quota i venti sono "progradi" (cioè che si muovono nella stessa direzione della rotazione della luna) e tendono a diminuire verso la superficie. Negli strati superiori dell'atmosfera, a 120 km di altitudine, soffiano a 120 m/s (430 km/h). Durante la discesa Huygens ha registrato venti a 108 km/h a 55 km di altezza in diminuzione fino a 36 km/h a 30 km di altezza e 14 km/h a 20 km di altezza. A un certo punto i venti sono cessati per poi invertire il moto a 7 km di quota, dando vita a un movimento in direzione opposta negli ultimi 15 minuti di discesa.
Foto: © ESA/NASA/JPL/University of Arizona
Il mistero sull'origine del metano. Due delle principali domande aperte su Titano riguardano l'origine del metano presente nella sua atmosfera, e la persistenza di esso (dal momento che la luce del Sole periodicamente distrugge le emissioni di metano). Nella sua discesa su Titano, Huygens ha registrato un progressivo incremento del gas cresciuto del 40% dopo l'atterraggio. Ulteriori analisi hanno chiarito che il metano non proviene da microrganismi superficiali ma, forse, da riserve liquide situate sotto la superficie ghiacciata del satellite, che raggiungono l'esterno tramite qualche forma di criovulcanismo.
Nell'immagine, come potrebbero essere le riserve sotterranee di idrocarburi
Foto: © ESA/ATG medialab
L'origine dell’atmosfera di azoto. La Terra e Titano sono gli unici due oggetti del nostro Sistema Solare ad avere un'atmosfera di azoto. La scoperta non è recente: anche la sonda Voyager aveva registrato la presenza di azoto. Ma grazie agli strumenti a bordo di Hugens è stato possibile averne la conferma diretta. Ma i dati raccolti dalla sonda europea sono stati fondamentali per capire quale può essere l'origine dell'azoto dell’atmosfera di Titano: potrebbe essere stato prodotto da violenti impatti meteoritici che hanno sciolto il ghiaccio di ammoniaca in superficie, circa quattro miliardi di anni fa.
Terra e Titano: trova le differenze
Nell'immagine, come cambia Titano al variare delle stagioni.
Foto: © ESA/NASA
Decadimento radioattivo e criovulcanismo. Lo spettrometro di massa di Huygens ha scovato tracce di Argon radiogenico sotto i 18 km di quota. Questo gas ha origine unicamente dal decadimento del potassio-40, un isotopo radioattivo che si trova nelle rocce. L'unica possibile ubicazione delle rocce su Titano è collocata sotto all'oceano sotterraneo di idrocarburi e alla crosta di ghiaccio. Poiché l'emivita del potassio-40 è di 1,3 miliardi di anni, molto meno dell'età di Titano, l'analisi di questo isotopo in atmosfera fornisce dati importanti sulla storia del criovulcanismo di questo satellite.
Nella foto la regione chiamata Sotra Facula ricostruita sulla base di dati raccolti dalla sonda Cassini durante i sorvoli di Titano.
Foto: © NASA/JPL-Caltech/USGS/Università dell'Arizona
L'analisi della composizione della nebbia di Titano. Fino alla discesa di Huygens, nessuno poteva sapere con certezza se la foschia che avvolge Titano arrivasse o meno fino alla sua superficie (di fatto è così, ha confermato il lander). Il Radiometro Spettrale di Huygens (DISR) ha individuato anche le differenze nella composizione della nebbia alle diverse quote, mostrando che questa assume un colore più chiaro e una composizione più grossolana avvicinandosi alla superficie, e che si dissipa - non del tutto - solo a 30 km di altezza.
Nella foto, 6 immagini stereografiche riprese da Huygens durante la sua discesa mostrano la nebbia su Titano a diverse altezze.
Foto: © ESA/NASA/JPL/University of Arizona
La misurazione della composizione chimica degli aerosol. L'analisi di due campioni di particelle atmosferiche prelevati su Titano a 130-135 e 20-25 km di quota ha dimostrato che i maggiori costituenti dei suoi aerosol sono azoto e carbonio a entrambe le altitudini. Queste sostanze hanno probabilmente origine nella parte alta dell'atmosfera del satellite, dove la luce solare altera fotochimicamente i gas come il metano.
Nell'infografica, come gli aerosol formano la nebbia di Titano.
Foto: © ESA / ATG medialab
L'osservazione di fiumi e laghi prosciugati. Nascosta da una fitta coperta di nebbia, la superficie di Titano è rimasta misteriosa fino a che lo strumento Descent Imager/Spectral Radiometer (DISR) di Huygens non ha registrato le sue prime, spettacolari immagini durante la discesa. Le riprese hanno rivelato un altopiano solcato da un gran numero di canali, a loro volta convergenti in letti simili a quelli dei fiumi terrestri, con valli scoscese e canyon profondi fino a 100 m. A loro volta, i fiumi sembrano confluire in una vasta distesa scura, periodicamente inondata di metano liquido ed etano. Al momento dell'atterraggio, la regione scura appariva tuttavia come il letto vuoto di un gigantesco lago. Un video a volo d'uccello sui laghi di Titano (guarda).
Nella foto, la più bella immagine ripresa da Huygens al suolo.
Foto: © ESA/NASA/JPL/ University of Arizona
L'ipotesi della presenza di un oceano sotterraneo. Uno strumento di Huygens deputato alla rilevazione di segnali radio a frequenza estremamente bassa (risonanze di Schumann) ricollegabili a fulmini atmosferici ha individuato un dato interessante. Sebbene su Titano non si osservino fulmini simili a quelli terrestri, l'altimetro di Huygens ha individuato segnali anomali a un'altezza compresa tra i 140 e i 40 km dalla superficie del satellite. Per spiegarli, gli scienziati hanno ipotizzato che l'atmosfera del satellite si comporti come un gigantesco circuito elettrico, in cui i due poli sono, da un lato, le correnti ionosferiche di Titano eccitate dalla magnetosfera di Saturno; dall'altro, un grande oceano di acqua e ammoniaca sommerso sotto a 55-80 km a una crosta di ghiacci. Onde sui mari di Titano?
Foto: © A. D. Fortes/UCL/STFC
La scoperta di dune che "scompaiono" dai radar. Con grande sorpresa, i tecnici di missione della Nasa hanno incontrato molte difficoltà nel localizzare il sito di atterraggio di Huygens sulle mappe radar fornite da Cassini. Questo perché il sito di atterraggio del lander si è rivelato essere una distesa di ghiacci coperta da depositi di materiale organico (cioè a base di carbonio) invisibile ai radar. La localizzazione di Huygens è stata possibile grazie alla presenza di due grandi dune scure a circa 30 km dal sito, visibili a tutti gli strumenti. Le dune sono formate forse da particelle di nitrile e idrocarburi simili a granelli di sabbia, delle dimensioni di 100-300 micron. Titano: un mondo ghiacciato ma molto dinamico.
Nella foto, il luogo dell'atterraggio della sonda ricostruito con un mosaico di diverse immagini.
Foto: © ESA/NASA/JPL-Caltech/ University of Arizona/USGS
La parolina magica è polyimine. La ricerca si è concentrata sul cianuro di idrogeno (HCN), che sulla Terra ebbe un ruolo importante nel dare origine alla vita e che su Titano è stato rilevato dagli strumenti della sonda Cassini (Asi/Esa/Nasa). Il cianuro di idrogeno può dare origine, anche in condizioni di estremo freddo, a una molecola complessa, il polyimine (un polimero), che ha la capacità di accelerare numerose reazioni chimiche necessarie alla vita utilizzando le poche radiazioni che arrivano dal Sole.
«I polyimine possono assumere strutture diverse, e anche alle basse temperature di Titano possono essere in grado di fare cose notevoli», ha spiegato Martin Rahm, del gruppo di ricerca. Quel che manca, per adesso, è trovarlo - il polyimine - perché ipotizzarlo non è sufficiente.
