Il magnifico viaggio della sonda Cassini

Dal lancio alle scoperte più importanti sugli anelli e i satelliti di Saturno: pillole di storia della sonda Cassini, forse la missione spaziale più importante e di successo dopo quelle Apollo.
Guarda anche tutte le foto della missione di Cassini

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Il tuffo finale. La sonda Cassini, dopo un avventura durata 20 anni (meno un mese), è pronta a finire la sua missione. Ha completato la sua ultima orbita completa e sfruttando l'effetto fionda di Titano (nella foto) ha iniziato la sua ultima corsa: Cassini terminerà la sua missione abbandonandosi all'atmosfera di Saturno, con un'immersione finale che raccoglierà dati fino all'ultimo minuto alle 13.54, ora italiana, del 15 settembre 2017. La sorte della sonda, a corto di carburante, è stata decisa per proteggere Titano ed Encelado - due satelliti i cui oceani potrebbero contenere tracce di vita - da eventuali contaminazioni derivanti dall'impatto con la navicella fuori uso.
Nel frattempo, ecco la storia di questa fantastica avventura spaziale.

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Minibus spaziale. 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.
Compito principale della sonda - intitolata all’astronomo italiano Gian Domenico Cassini - era depositare un lander - Huygens - su Titano e studiare le caratteristiche del pianeta, dei suoi anelli e delle sue lune. E la sonda ci è riuscita benissimo, estendendo la sua missione per ben 3 volte: negli anni ci ha permesso di avere immagini incredibilmente dettagliate di Saturno, scoprire un oceano sotto Encelado, osservare il cambiamento delle stagioni sul pianeta e facendoci fare tantissime altre scoperte.

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Una sonda molto longeva. La missione di Cassini è simile a un'epopea. E questo grafico lo testimonia. Ma occorre saperlo leggerlo. Nell'immagine sono raccolte tutte le orbite che la sonda ha compiuto dal momento dell'arrivo nell'orbita di Saturno (30 giugno 2004) fino alla fine della missione del 15 settembre 2017.
La prima missione (in verde) si è conclusa nel 2008. A quel punto la Nasa ha stanziato i fondi per una nuova missione di 2 anni (chiamata "Missione equinozio" perchè coincideva con l'equinozio di Saturno), a sua volta seguita da un'altra missione (Missione Solstizio) che si sta concludendo con la distruzione della sonda nell'atmosfera di Saturno.

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Gli anelli e i suoi misteri. 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.
Sono composti 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. E ruotano 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.

In questa foto all'ultravioletto, ripresa durante l'inserimento della sonda nell'orbita di Saturno, si notano la parte esterna dell'anello C e quella interna del B. Lo strumento di Cassini evidenzia in rosso le particelle di ghiaccio più "sporche", mentre quelle in turchese sono le più pulite.

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Atterraggio su Titano. 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.
Ripercorriamo i fatti: Cassini ospitava nel suo viaggio la sonda Huygens, realizzata dall'Esa per staccarsi dalla nave madre e raggiungere il suolo di Titano.
Dopo il distacco dalla nave madre Huygens ha raggiunto l'atmosfera esterna di Titano e ha iniziato la sua discesa attraverso le dense nubi della luna. Arrivata al suolo è rimasta attiva per 72 ore, permettendoci di scoprire tantissime cose sulla principale luna di Saturno

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Vista Terra. La Terra (nel riquadro a destra) vista da 1 miliardo e 400 milioni di chilometri di distanza, fotografata dalla sonda Cassini il 19 luglio 2013, mentre Saturno era posizionato davanti al Sole, e i suoi anelli apparivano retroilluminati e particolarmente ben visibili. Le osservazioni sono servite a comprendere meglio la struttura degli anelli di Saturno. Il nostro pianeta appare invece come un minuscolo puntino accanto all'anello E.

Leggi qui la storia di questa splendida foto.

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I Geyser di Encelado. Getti altissimi di polvere di ghiaccio, illuminati debolmente da un Sole piccolo piccolo che si staglia all'orizzonte. È questo lo spettacolo che si ripete ogni giorno su Encelado, la piccola luna di Saturno che potrebbe nascondere acqua e vita sotto il suo guscio ghiacciato. I getti si trovano al polo sud della luna e fuoriescono alla velocità di 1.600 Km/h dalle fratture del terreno. E lo abbiamo scoperto grazie a Cassini.
Sono spinti da una forza misteriosa, probabilmente un bacino di acqua calda situato in profondità, e si innalzano per centinaia di Km, anche grazie alla debole forza di gravità del corpo celeste (100 volte inferiore a quello terrestre).
Tutto su Encelado e le sue immagini ravvicinate (anche qui).

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Anelli e atmosfera. In questa foto alla luce visibile è possibile scorgere con chiarezza le differenze tra le fasce degli anelli e alcuni fenomeni atmosferici. Sono proprio questi due i 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.

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Tempeste epocali. Su Saturno non c'è una tempesta come la macchia rossa di Giove, ma le tempeste non mancano. Ci sono nubi di ammoniaca che corrono a velocità superiori ai 1500 km/h: sono tra i venti più veloci del Sistema Solare. E durano a lungo, come testimoniano queste foto che riprendono una tempesta appena scoperta e dalla durata superiore ai 3 mesi.

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La tempesta esagonale. Il vortice polare settentrionale, un mostruoso sistema di nuvole ampio 32 mila chilometri situata nel Polo Nord di Saturno, simile alle correnti a getto terrestri, ma decisamente più imponente. Cassini lo studiato in vari sorvoli, scoprendo che è cambiato nel tempo.

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Il signore degli anelli. 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 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.

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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.

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Le due facce di Giapeto. In un rigurgito di zen cosmico, Cassini ha catturato questa foto della luna di Saturno Giapeto in cui il gioco di luci ed ombre ricorda da vicino la contrapposizione tra Yin e Yang, il "giorno e la notte" della filosofia cinese. Giapeto somiglia in effetti a un "biscotto a due gusti", con un emisfero molto più scuro dell'altro, che presenta, invece, un alto potere riflettente. Lo strato scuro potrebbe essere composto da molecole organiche, a base di carbonio. 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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Saturno in verde. Spettacoli come questo non si vedono tutti i giorni: 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.
In questa foto, 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.
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).

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Morte nera? Mimas, una delle lune di Saturno, simile a una palla di ghiaccio e roccia di 400 chilometri di diametro, mostra i suoi numerosi crateri d'impatto (il più grande dei quali è sicuramente il cratere Herschel, ben visibile sulla sinistra). In molti la paragonano alla Morte Nera di Guerre Stellari. Ma Mimas assomiglia anche a Pac Man, in queste foto.
Tutto su Mimas

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Scopri l'intruso (spaziale). Quella minuscola sfera blu che vedete a sinistra in alto dell'immagine, è Urano, fotografato da Cassini per la prima volta ad aprile 2014. Al momento dello scatto, il gigante ghiacciato si trovava a circa 28,6 unità astronomiche di distanza da Saturno e Cassini. Un'unità astronomica equivale alla distanza media tra la Terra e il Sole, circa 150 milioni di chilometri.

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Saturno dall'alto. Un collage di immagini scattate da Cassini sopra al Polo Nord di Saturno nell'ottobre 2013: l'immagine ad alta risoluzione mostra con incredibile dettaglio le tempeste e la corona di anelli del pianeta.

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Mondi ghiacciati. La Luna Pandora fa capolino dagli anelli di Saturno, il cui spessore non supera un centinaio di metri. Si deve a Cassini la scoperta dell'estrema variabilità degli anelli di Saturno, la cui forma risente dell'attrazione gravitazionale anche delle più piccole lune del pianeta. Nelle fasi finali della sua ultima missione Cassini ha diffuso foto con un dettaglio senza precedenti degli anelli di Saturno, fotografandone discontinuità e increspature con una risoluzione fino a 550 metri (vedi immagini). Queste osservazioni aiuteranno anche a risolvere il mistero dell'età delle strutture, che alcuni vogliono antiche quanto il Sistema Solare e altri decisamente giovani (100 milioni di anni appena).

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Indizi di Vita su Encelado. Di nuovo un'immagine dei geyser che fuoriescono dalla crosta ghiacciata di Encelado. Ad aprile 2017 la Nasa ha annunciato che i potenti getti di acqua liquida contengono idrogeno molecolare (H2), ossia molecole di idrogeno composto da due atomi dello stesso elemento, che insieme alle molecole di carbonato, rilevate in precedenti studi, indicano uno stato di squilibrio chimico nell'oceano sotterraneo della luna. Proprio questo squilibrio potrebbe indicare la presenza di energia sufficiente a sostenere forme di vita: l'analogo è con le sorgenti idrotermali sottomarine della Terra, che alimentano la vita di organismi microbici. Le stesse condizioni potrebbero allo stesso tempo indicare l'assenza di vita. Sulla Terra l'idrogeno molecolare è elaborato dai batteri, che lo trasformano in metano. Su Encelado, invece, sfugge all'esterno...

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Pianeta turbolento. Le onde sinuose delle lune di Saturno, generate dall'interazione dei fluidi con la sua atmosfera. Le bande di nuvole si spostano a diversa velocità in base alle latitudini, e la turbolenza che ne deriva dà origine al movimento irregolare visibile nella foto. L'alta atmosfera di Saturno crea inoltre quella pallida striscia azzurrina all'orizzonte. L'immagine in falsi colori rilasciata ad agosto 2017 è stata acquisita il 18 maggio da una distanza di 1,2 milioni di km dal pianeta.

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Una delle ultime foto. Il 4 giugno 2017 Cassini ha scattato qusta foto, una delle più ravvicinate degli anelli. Si nota la struttura arrotolata della sezione più interna dell'anello B. È causata dall'influsso gravitazionale di Giano, la piccola luna che orbita tra l'anello A e il B.

Il tuffo finale. La sonda Cassini, dopo un avventura durata 20 anni (meno un mese), è pronta a finire la sua missione. Ha completato la sua ultima orbita completa e sfruttando l'effetto fionda di Titano (nella foto) ha iniziato la sua ultima corsa: Cassini terminerà la sua missione abbandonandosi all'atmosfera di Saturno, con un'immersione finale che raccoglierà dati fino all'ultimo minuto alle 13.54, ora italiana, del 15 settembre 2017. La sorte della sonda, a corto di carburante, è stata decisa per proteggere Titano ed Encelado - due satelliti i cui oceani potrebbero contenere tracce di vita - da eventuali contaminazioni derivanti dall'impatto con la navicella fuori uso.
Nel frattempo, ecco la storia di questa fantastica avventura spaziale.