Scienza

Una gigantesca nube tossica su Titano

La sonda Cassini ha scoperto una gigantesca nube tossica, con una forte presenza di acido cianidrico, che forma un vortice al di sopra del polo sud della più grande luna di Saturno, Titano.
 

Gli ultimi dati ottenuti dalla sonda Cassini, che ormai da più di 10 anni sta esplorando il sistema di Saturno, hanno svelato grandi cambiamenti stagionali in atto nell’atmosfera di Titano - unico satellite del Sistema Solare ad avere un'atmosfera - che con i suoi 5.150 km di diametro supera in dimensioni il pianeta Mercurio.

Le stagioni di Saturno. L’anno saturniano ha una durata di poco superiore a 29 anni e 8 mesi e, dato che l’asse di rotazione del pianeta degli anelli e del piano orbitale dei suoi satelliti maggiori è di circa 27°, su Saturno e sulle sue lune, come sulla Terra, si alternano le stagioni. L’unica differenza è che nel sistema di Saturno la loro durata è di circa 7 anni e mezzo: come vedremo, questo è un importante fattore di interpretazione del fenomeno da poco osservato.

Con l'arrivo dell'autunno, nell’emisfero meridionale di Titano, in corrispondenza del Polo Sud, si è formata una sorprendente e gigantesca nube vorticosa composta prevalentemente da cristalli di ghiaccio di acido cianidrico (HCN), un composto estremamente velenoso. «La scoperta è importante perché ci suggerisce che l'atmosfera nell'emisfero sud di Titano si sta raffreddando molto più in fretta rispetto a quanto ci stavamo aspettando», ha spiegato Remco de Kok, dell'Osservatorio di Leiden (Olanda).

Immagine di Titano ripresa dallo strumento VIMS a bordo della sonda Cassini. Nel riquadro il vortice polare meridionale. I dati sono stati ottenuti dallo strumento VIMS. © NASA/ESA

La nube tossica. Un aspetto enigmatico di questa tempesta è l'altitudine a cui si trova: oltre 300 km sopra la superficie. Il mistero sta nel fatto che a questa quota le temperature dovrebbero essere troppo alte per permettere la formazione di nuvole. «Non ci aspettavamo di vedere una nuvola così massiccia e così in alto nell'atmosfera», ha spiegato De Kok. Tuttavia, aggiunge, «la luce che proviene dal vortice polare ci ha mostrato una grande differenza rispetto ad altre zone dell'atmosfera di Titano, e grazie all'analisi dello spettro delle emissioni abbiamo visto con chiarezza l'impronta di molecole ghiacciate di HCN.»

L'acido cianidrico è presente in piccole quantità nella densa atmosfera di Titano ricca di azoto, ma questo composto condensa per formare particelle di ghiaccio solo a temperature molto basse, intorno a -148 °C. Dato che queste temperature sono di 100 °C inferiori a quelle previste dagli attuali modelli dell'atmosfera di Titano, scoprire in questa regione molecole simili è stata davvero una grande sorpresa.

Vista parziale di Titano in cui sono visibili gli strati alti della sua atmosfera. © NASA/JPL-Caltech

gli strumenti dELLA Cassini. L'enorme tempesta al polo sud di Titano è nota da alcuni anni, ma è la prima volta che nel gigantesco vortice vengono individuati cristalli di acido cianidrico. I nuovi dati sono stati ottenuti dallo spettrometro visibile e infrarosso VIMS (Visual and Infrared Mapping Spectrometer) e dallo spettrometro infrarosso CIRS (Composite Infrared Spectrometer) a bordo della Cassini. Con il primo è stato individuato l’acido cianidrico, mentre con il secondo sono state determinate le temperature che caratterizzano le diverse altitudini dell’atmosfera di Titano. Queste ultime misure hanno mostrato che l'emisfero sud del gigantesco satellite si sta rapidamente raffreddando, rendendo possibile il raggiungimento delle basse temperature necessarie alla formazione della nube tossica osservata.

Immagine del vortice osservato al Polo Sud di Titano dalla sonda Cassini. © NASA/JPL/Caltech-SSI

STAGIONI SENZA FINE. Qual è il meccanismo che porta a un super-raffreddamento dell’atmosfera, superiore a quello previsto dai modelli? La causa è da ricercare nel fatto che la circolazione atmosferica provocata dal cambio di stagione su Titano, iniziato nel 2009, ha fatto confluire verso l’emisfero meridionale grandi masse di acido cianidrico, facendo aumentare la sua concentrazione. Le molecole di questo gas emettono molta radiazione nell’infrarosso, contribuendo al raffreddamento dell’atmosfera già causato dalla diminuzione dell’irraggiamento solare con l’avvicinarsi dell’inverno nell’emisfero meridionale.

La tempesta ha iniziato a formarsi in coincidenza con il cambio di stagione, nel 2009, e Cassini l'ha osservata evolversi nel tempo, man mano che è diminuita l'esposizione alla luce solare dell’emisfero meridionale.

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6 ottobre 2014 Mario Di Martino
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