Nuovi Orizzonti su Plutone

• 7 ottobre 2013

Chiedete ad un appassionato di astronomia quali siano gli oggetti del Sistema Solare mai osservati: oltre ad una lunga lista di asteroidi sicuramente ci sarà nell’elenco il protagonista di questo approfondimento, ovvero Plutone, l’ex nono pianeta declassato dall’IAU (International Astronomy Union) nel 2006 al ruolo di pianeta nano.
Plutone deve questo primato al fatto che la sua magnitudine apparente varia da 13.65 a 15.1 e quindi brilla in media circa 400 volte in meno di Nettuno (ottavo ed ultimo pianeta del Sistema Solare) ovvero 2'000 volte sotto la soglia di visibilità ad occhio nudo: non solo Plutone dista in media 6 miliardi di km dal Sole (5 ore e mezza luce), ma anche le sue dimensioni sono assai piccole (il suo raggio è di soli 1’170 km, ovvero il 70% della Luna). Questa combinazione rende Plutone un soggetto visibile solo con telescopi di almeno 30 cm di diametro dotati di ricerca automatica oppure a coloro che dotati di un’ottima mappa siano in grado di trovarlo fra le stelle di fondo (il suo diametro pari ad 1/10” lo rende puntiforme): la sua rotazione attorno al Sole dura 248 anni e da oltre 10 anni si trova proiettato in piena Via Lattea in un mare di stelle nel Sagittario da dove ne uscirà fra 11 anni per entrare nel Capricorno (quindi sempre con una declinazione ampiamente negativa). Per ritrovarlo in condizioni visuali più favorevoli, noi osservatori Italiani dovremo aspettare il prossimo secolo quando, dopo oltre cento anni, tornerà a declinazioni positive nel Toro.

Da un punto di vista scientifico, Plutone rappresenta sia un punto di arrivo, infatti è il solo (ex) pianeta non ancora esplorato, che un trampolino di lancio oltre il sistema solare: pertanto è con questo doppio spirito che accoglieremo con grande curiosità l'arrivo della sonda New Horizon che effettuerà un fly-by ravvicinato a Plutone nell'estate del 2015. Un incontro unico dalla portata storica perchè per l'ultima volta l'uomo osserverà in diretta l’aspetto di un mondo nuovo mai fotografato in maniera dettagliata (oggi le uniche immagini di Plutone hanno un risoluzione scarsa essendo scattate da miliardi di km): probabilmente passeranno secoli (a meno di clamorose scoperte) prima che l’umanità possa riprovare un’esperienza simile, che sarà ancora più avvincente per l’attesa copertura mediatica del sorvolo, durante il quale cercheremo, tra gli altri obiettivi, di capire il motivo che rende così dinamica l'atmosfera di questo gelido mondo (la temperatura media in superficie è di soli 50 K). Infatti le immagini del Telescopio Spaziale Hubble catturate all'inizio degli anni 2’000, mostrano una superficie di colore cangiante dal grigio al giallo opaco con riflessi marroni nell’emisfero nord: esso si è progressivamente schiarito nel corso delle riprese a causa del riscaldamento dell’atmosfera di Plutone dovuto al suo anomalo asse di rotazione che è inclinato di 115° rispetto all’eclittica (il pianeta rotola su stesso durante la rivoluzione intorno al Sole, come il gigante gassoso Urano) e all’elevata eccentricità (0.25 contro 0.02 della Terra) della sua orbita, che lo porta ad avvicinarsi al Sole anche più di Nettuno. L’atmosfera di Plutone, la cui pressione superficiale è circa mezzo milione di volte inferiore a quella terrestre, è composta da un sottile strato di azoto, metano e monossido di carbonio: durante il lungo anno solare questi gas sublimano durante la primavera/estate e successivamente brinano (si consideri che una stagione dura parecchi decenni, in particolare l’emisfero nord è ora nel mezzo di una lunga primavera di quarant'anni!), portando il loro il contenuto aeriforme nell'atmosfera può variare causando quei cambiamenti osservati dal Telescopio Spaziale.

Nel 1978 destò sorpresa la scoperta di un grosso satellite chiamate Caronte che di fatto rende Plutone un oggetto unico nel sistema solare. Infatti Caronte ha un diametro pari alla metà di Plutone, per cui il baricentro del sistema è all’esterno di entrambi: in pratica i 2 corpi celesti formano un pianeta doppio e danzano intorno ad un punto comune situato 2’000 km circa dalla superficie di Plutone con entrambi gli astri in blocco mareale (ovvero si rivolgono sempre la stessa faccia, con il risultato che entrambi i periodi di rotazione, pari a circa 6.4 giorni terrestri, coincidono con il periodo di rivoluzione intorno al centro di massa) Pertanto un’analisi spettrale della luce proveniente da Plutone può rivelare, anche con un telescopio amatoriale, questa variabilità settimanale che avviene ogni qual volta i due corpi si eclissano a vicenda.

Oggi abbiamo aggiunto altri quattro piccoli satelliti al sistema di Plutone: oltre a Caronte, il telescopio spaziale ha scoperto Idra, Notte, Cerbero e Stige (quest’ultimi due, dopo la partenza della sonda New Horizon), tutti corpi rocciosi di diametro variabile fra 20 e 150 km e raggio orbitale di 40'000 ÷ 60'000 km (rispetto al baricentro del pianeta doppio). La presenza inattesa di un sistema planetario così articolato potrebbe essere da preludio per la scoperta di un sistema di anelli che finora sono sfuggiti alle nostre indagini, ma che è alla portata della sonda in arrivo nei suoi paraggi. La scoperta del ex-nono pianeta del sistema solare merita una breve parentesi: infatti il successo dell’astronomo francese Le Verrier, il quale nel 1846 scoprì Nettuno analizzando le perturbazioni dell’orbita di Urano invitando il direttore dell’Osservatorio di Berlino (Encke) ad indagare una precisa zona del cielo dove se ne presumeva la presenza, aveva riscaldato gli animi degli astronomi del tempo per la ricerca di un ulteriore pianeta ancora più lontano la cui massa avrebbe spiegato alcune anomalie orbitali dei giganti gassosi esterni. Per pura casualità ad inizio del 1930, l'astronomo Clyde Tombaugh analizzando le lastre fotografiche scattate all’osservatorio Lowell in Arizona, individuò un oggetto in movimento che successivamente la comunità internazionale chiamò Plutone: oggi sappiamo che la sua massa (che è appena lo 0.2% di quella terrestre) è largamente insufficiente per giustificare le perturbazioni delle orbite di Urano e Nettuno (dovute ad incertezze sulle masse di questi remoti pianeti conosciute a quel tempo) e che la scoperta fu un semplice colpo di ... “serendipity”.
La sonda NH fu lanciata dalla NASA ad inizio 2006 dopo che nel decennio precedente era stata cancellata una missione esplorativa verso la fascia di Kuiper; grazie ad una finestra di lancio opportuna ed un assist gravitazionale di Giove, la sonda NH raggiungerà Plutone il 14 Luglio 2015 per effettuare un solo fly-by a circa 10'000 km dalla sua superfice, per poi preseguire direttamente verso lo spazio esterno alla ricerca di altri oggetti trans-nettuniani. La sonda monta a bordo svariati strumenti, alimentati da una batteria al Plutonio con l’obiettivo di fotografare la superfice del pianeta doppio, analizzarne l’atmosfera, la ionosfera e misurare la polvere ai limiti esterni del sistema solare. Nessun’altra sonda ha mai tentato l’impresa: solo Voyager 1 negli anni 80 avrebbe potuto ma si preferì dirottarlo su Titano (per fortuna possiamo dire con il senno di poi, visto che ciò incentivò lo sviluppo della sonda Cassini-Huygens da 9 anni in orbita attorno al signore degli anelli ed ai suoi satelliti). A meno di clamorose sorprese scientifiche, passerà molto tempo prima che l’umanità torni da quelle parti... ma intanto la New Horizons sarà diventata la terza sonda americana a lasciare i confini del sistema solare dopo le mitiche Voyager 1&2.

Insomma, sembra proprio che Plutone, declassato non senza polemiche, pochi mesi dopo il lancio della sonda al ruolo di pianeta nano insieme a Cerere, Haumea, Makemake ed Eris, si prenderà una bella rivincita man mano che i media si renderanno conto della portata storica di questo incontro ravvicinato: non aspettiamoci un cartello di benvenuto esposto dai Plutoniani, ma sicuramente riceveremo un bello shock emotivo osservando per la prima ed unica (?) volta questo angolo nascosto del nostro sistema solare. Un mondo roccioso, remoto, alieno, congelato a -220°C, dove il Sole puntiforme brilla 1’000 volte di meno che sulla Terra, dove Caronte appare 10 volte piu grande della Luna ed altrettanto meno luminoso; per qualche giorno balzerà agli onori della cronaca, ma ci armeremo di molta pazienza perchè ad una velocità di trasmissione di 1kilobyte/s ci vorrano settimane di attesa per vederne le prime immagine ad alta definizione... ma quando arriveranno allora la vera faccia di Pluto (che apparve nei fumetti Disney proprio nel 1930: l’anno della scoperta) sarà svelata!