Ciao Saturno, addio !

• 29 novembre 2017

Ulimissime da Saturno: la NASA ha reso noto l’ultimo segnale inviatoci dalla sonda Cassini pochi secondi prima della sua distruzione nelle nubi di Saturno: “.. Io ne ho viste cose che voi umani non potreste immaginarvi: geyser in attività ai poli di Encelado, laghi emergere dalla superficie di Titano, ..e ho visto l’anello B balenare nel buio alla turbolente atmosfera di Saturno.. e l’enigmatico esagono boreale confondersi in una tempesta sempiterna .. E tutti quei momenti andranno perduti nel tempo, come lacrime nella pioggia....E’ tempo di morire” CASSINI / HUYGENS 15 SETTEMBRE 2017 13:55:46 (CET) Ebbene sì.. anche gli highlanders prima o poi devono finire. La storica missione Cassini/Huygens (NASA, ESA e ASI) è giunta al termine, completando l’ultima manovra nelle nubi di Saturno il 15 Settembre 2017 a circa 20 anni dalla partenza. I numeri sono impressionanti: circa 8 miliardi di km percorsi, qualcosa come 635 Gbytes di dati scientifici raccolti, oltre 450'000 fotografie scattate dalle camere a bordo, poco meno di 300 orbite percorse attorno al pianeta, ben 162 flybys dei satelliti principali e lo straordinario atterraggio su Titano (luogo più remoto finora raggiunto in situ, nonchè unico satellite mai visitato). 



Pensare di pareggiare questa impresa non è possibile: per decenni gli scienziati avranno da interpretare i dati raccolti.. siamo inoltre sicuri che nei libri di storia delle prossime generazioni la missione Cassini sarà citata! 

Nonostante la ventennale esposizione alle radiazioni cosmiche, la strumentazione di bordo era ancora ben funzionante grazie ad un generatore termoelettrico al Plutonio 238 che forniva energia (885 W alla partenza) e calore (mantenendo a temperatura ambiente gli strumenti nonostante i -220°C dello spazio profondo). Purtroppo delle 3 tonnellate di propellente stivato, a fine missione ce ne erano rimasti solo 25 kg, rendendo la sonda ingovernabile: impensabile parcheggiarla in un’orbita attorno a Saturno, perchè a medio/lungo termine ci sarebbe stata una probabilità di impatto con Encelado o Titano. Pertanto i tecnici della missione, avevano da tempo programmato una serie di orbite molto eccentriche che hanno portato la sonda all’interno dell’anello A del pianeta: questa serie di orbite sempre più strette si sono concluse con la distruzione della sonda nelle alte nubi di Saturno per evitare qualsiasi potenziale pericolo di contaminazione delle sue preziose lune. La missione originaria prevedeva una permanenza in orbita per 4 anni, il rilascio della Huygens su Titano, 75 orbite e 53 flybys di Titano, Encelado ed altri satelliti ghiacciati; al momento dell’arrivo a destinazione nel 2004, era estate nell’emisfero australe di Saturno. Il pianeta anellato ha invero una stagionalità assai marcata: l’asse di rotazione è inclinato di 27° sull’eclittica (23° per la Terra), pertanto nel corso della rivoluzione attorno al Sole (29.4 anni) la circolazione atmosferica delle nubi risente assai la diversa insolazione. Nel corso dei 13 anni trascorsi lassù, abbiamo monitorato il clima del pianeta per quasi metà anno saturniano osservando l’equinozio di primavera ed il solstizio d’estate boreale. Il passaggio all’equinozio ha permesso lo scatto delle foto più spettacolari degli anelli: il perfetto allineamento con il Sole ha permesso una visione unica e 3D degli anelli, mostrando delle strutture sconosciute ed impossibili da prevedere (pensate che gli anelli di Saturno sono la struttura più piatta che si conosca: circa 100 m di altezza per un diametro di circa 340'000). Abbiamo scoperto che essi sono mantenuti stabili da alcuni piccoli satelliti pastore che ripuliscono le loro orbite creando le famose lacune; i pastori provocano anche piccole risonanze che si propagano come onde acustiche fra gli innumerevoli corpi rocciosi che compongono gli anelli massicci. Sembra assodato che essi siano stati creati dalla frantumazione di un corpo roccioso avvicinatosi troppo al gigante gassoso (tecnicamente all’interno del limite di Roche) e che siano una struttura astronomicamente giovane con un’età stimata in meno di 200 milioni di anni. L’analisi e lo studio degli anelli è fondamentale per vedere la gravità all’opera in un sistema complesso composto da polveri, sassi, rocce, montagne, asteroidi con dimensioni che spaziano dal mm alle decine di km: la genesi stessa dei pianeti del sistema solare dovrebbe essere avvenuta 4’567 milioni di anni or sono in un ambiente simile! 



L’arrivo dell’estate boreale ha anche premiato gli scienziati della missione: si è assistito all’evoluzione di un complesso ciclone infuriante alle medio/alte latitudini per mesi: la maggiore energia solare disponibile ha infatti innescato violenti venti provocando la più grande tempesta mai vista dall’uomo... a fine 2010 ed inizio 2011 e per 25 settimane questo vortice è stato studiato, fotografato e analizzato dalla sonda e anche da Terra con tutta la strumentazione disponibile per comprendere la complessa meteorologia del pianeta (anche l’Osservatorio di Sormano ha fatto la sua parte: link. La comparsa di una simile struttura comunque era attesa, perchè fin dal 1876 durante la primavera saturniana si sono visti fenomeni simili: la prima estensione della missione Cassini prevedeva uno studio dettagliato di un ciclone boreale nel caso in cui si fosse ripresentato.. e la fortuna ha premiato gli audaci tecnici di controllo missione. 

L’atmosfera di Saturno ha anche mostrato agli uomini che i poligoni perfetti esistono in natura: chi poteva mai immaginare di osservare un esagono pressochè regolare al polo Nord del pianeta? L’enigmatica struttura, osservata anche dalle precedenti missioni Voyager, altro non è che la parte terminale di un’enorme area ciclonica il cui occhio cade esattamente al polo: ogni lato è di 13'000 km, più del diametro terrestre, e ruota alla stessa velocità angolare dell’emissione radio del pianeta. La struttura è stabile e non si sposta in latitudine come ci si aspetterebbe da una normale perturbazione ciclonica. C’è una tripla coincidenza che deve essere ancora spiegata: il polo Nord di Saturno infatti coincide anche con il suo polo magnetico e si posiziona al centro di questa vasta tempesta esagonale! Non sappiamo che cosa la alimenti, ma la forma esagonale è determinata da un elevato gradiente latitudinale nella velocità dei venti atmosferici in concomitanza da opportuni parametri differenziali (viscosità, temperatura, velocità,..): questo spiega l’assenza di strutture simili ai poli di Giove (attualmente materia di studio da parte della sonda Juno: link). 

Questo veloce approfondimeno sulle meraviglie della Cassini non può escludere i risultati ottenuti scrutando a tutte le lunghezze d’onda i satelliti principali di Saturno ed in particolare Titano ed Encelado. In sommario per quanto riguarda Titano, la missione ha avuto uno dei suoi climax a Gennaio 2005 quando, dopo pochi mesi dall’inserimento in orbita, la Cassini ha rilasciato la piccola sonda Huygens che è atterrata con successo sulla superficie di Titano. L’attenzione degli scienziati su questo grande satellite (diametro 1.5 volte la Luna) era stata catturata durante i flybys delle Voyagers 20 anni prima e dalle osservazioni da Terra: tutte mostravano un satellite con una complessa atmosfera (dopo Venere, la seconda più densa nel sistema solare) di Azoto e Metano (95% e 5% rispettivamente) con un periodo orbitale di 16 giorni ad una distanza di 1.2 milioni di km da Saturno. I 127 avvicinamenti a Titano effettuati in 13 anni, ci fanno ora ipotizzare che forse la vita si possa sviluppare anche in posti finora impensabili: infatti nonostante che ci sia una temperatura media di -180°C, la sua atmosfera è ricca di idrocarburi e di complesse molecole a base di carbonio. C’è un ciclo stagionale di metano, stabile nelle tre fasi: quindi troviamo un sistema fluviale con ruscelli, laghi, mari, nuvole, e precipitazioni a base di metano. I fondali di questi bacini (profondi anche decine di metri, sulla base delle rivelazione altimentriche dai radar a bordo della Cassini) raccolgono sedimenti organici da migliaia di millenni: anche se la cinetica chimica è assai bassa (il calore solare è circa 1% di quello che riceve la Terra), non si può escludere che in alcune zone possa esserci attività idrotermale (la presenza di un oceano di acqua liquida sotto la superficie di Titano sembra confermata). Si sono viste strutture geologicamente recenti che possono essere interpretate come residui criovulcanici alimentati dal calore di decadimento radioattivo del nucleo e dalle maree indotte da Saturno; ci sono inoltre anche degli evidenti crateri di impatto che possono scaldare localmente l’ambiente per decine/centinaia di millenni. La presenza di calore in combinazione con una chimica prebiotica, in un ambiente protetto dalle radiazioni cosmiche, ricco di acqua e di complessi composti carboniosi, permette parecchie speculazioni sullo sviluppo di reazioni chimiche potenzialmente in grado di alimentare forme di vita anaerobica! 



Infine il satellite Encelado: la piccola luna bianca di soli 500 km di diametro, che orbita in 33 ore a 180'000 km dal confine superiore dell’atmosfera di Saturno, è stata oggetto di lunghe indagini con tutta la strumentazione di bordo della Cassini. Durante 23 incontri ravvicinati, la sonda ha raggiunto una distanza minima di 25 km dal satellite per studiare in dettaglio i ghiacci d’acqua che la ricoprono interamente. Encelado presenta una bassa craterizzazione con strutture che suggeriscono azioni di fusione e congelamento dei ghiacci: ciò indica una superficie giovane, rimodellata da una geologia ancora attiva che si manifesta anche attraverso dei misteriosi e portentosi geyser che si elevano per centinaia di km dal polo Sud alimentando l’etereo anello E di Saturno e la sua magnetosfera. Il centro missione ha modificato le orbite della Cassini per analizzare le sostanze chimiche presenti in questi getti, scoprendo un’abbondanza di acqua, anidride carbonica, azoto e tracce di semplici molecole organiche. Anche in questo caso (come sul satellite Europa in orbita attorno a Giove), si ritiene che sotto i circa 20 km di ghiaccio superficiale esista un vasto oceano di acqua salata tenuto liquido da bocche idrotermali ed alimentate dal nucleo fluido di Encelado: si stima una temperatura che puo salire a circa 90°C sui profondi fondali! Questo calore interno deriverebbe da forze mareali indotte da Saturno e da altri satelliti (per esempio Dione con cui è in risonanza 2:1). Un ambiente di fatto simile ai fondali oceanici della Terra, dove esistono numerose forme di vita complesse traenti nutrimento ed energia proprio dalle bocche idrotermali: non si può escludere che ciò stia avvenendo ora su Encelado, anzi allo stato delle conoscenze attuali, si può affermare che questo piccolissimo mondo ghiacciato sia il candidato esobiologico più promettente! 

Ci sarebbe poi da raccontare le meraviglie degli altri satelliti ghiacciati (Rhea, Giapeto, Dione, Mimas..).. ma basta così per ora. L’uomo invierà lassù a 1.4 miliardi di km di distanza sonde adatte a veleggiare sui mari di Titano, perforare il ghiaccio di Encelado, atterrare sui piccoli satelliti e navigare fra gli anelli: ciò è sicuro! Quando avverrà oggi è ignoto: al momento, per quanto riguarda l’esplorazione del sistema solare esterno, NASA e ESA stanno progettando due missioni verso i satelliti medicei di Giove per studiare Europa in dettaglio negli anni ’30; nel decennio successivo si prevede un orbiter attorno ad Urano e/o Nettuno. Saturno e i suoi mondi ghiacciati invece rimarranno inesplorati per molti decenni probabilmente fino a metà secolo: godiamoci pertanto le meraviglie e i risultati scientifici della Cassini/Huygens. 

Questa generazione rimpiangerà a lungo le “dayly news” live dal Signore degli Anelli!