Una rappresentazione dela “caduta” di particelle d’acqua su Saturno dagli anelli (NASA/JPL/Space Science Institute)
Nella parte superiore dell’atmosfera da Saturno, la ionosfera, si vede un’immagine, una proiezione dei sui famosi anelli. Detto così non sarebbe una grande notizia, se quell’immagine fosse una semplice ombra dovuta al fatto che gli anelli assorbono la luce solare. Ma in realtà, come spiegano su Nature di questa settimana James O’Donoghue dell’Università di Leicester e i suoi colleghi, non è affatto un’ombra: è il risultato di una vera e propria pioggia che dagli anelli cade verso gli strati superiori, seguendo le linee del campo magnetico del pianeta. E il fatto che questo avvenga ha importanti implicazioni per comprendere l’evoluzione e il destino degli anelli che circondano il secondo pianeta più grande del Sistema Solare.
Quella pubblicata su Nature è la prima misurazione diretta del modo in cui la ionosfera di Saturno reagisce alla “pioggia” proveniente dagli anelli. La ionosfera è prodotta dal fatto che l’atmosfera, altrimenti elettricamente neutra, è colpita da un flusso di particelle cariche e ad alta energia che raggiungono il pianeta con la radiazione solare. Il fatto è che le proprietà della ionosfera osservate da diversi strumenti non combaciano con quelle che ci si aspetterebbe in base ai modelli teorici.
O’Donoghue e i suoi colleghi hanno usato la spettrometria a infrarossi permessa dal telescopi Keck delle isole Hawaii per mettere in relazione le caratteristiche della ionosfera con la struttura e posizione degli anelli principali. Questi sono fatti per lo più di ghiaccio d’acqua, e vanno da pianetini delle dimensioni di qualche chilometro a particelle micrometriche. Il comportamento dei più piccoli di questi corpi è particolarmente difficile da modellizzare, perché per le loro dimensioni non rispondono solo alla meccanica classica (insomma, gravità newtoniana pura) ma sono influenzati anche dai campi elettromagnetici. E il campo magnetico di Saturno ha a sua volta diverse particolarità. Tutto questo, in sintesi, rende particolarmente difficile rispondere alla grande domanda che rimane su di essi: sono ciò che resta di un sistema di anelli molto più grande, formatosi all’alba del sistema solare e poi eroso piano piano? Oppure sono strutture giovani, formatesi circa 100 milioni di anni fa, come si dovrebbe concludere se fossero soggette a meccanismi di erosione particolarmente rapida che altrimenti li avrebbero già fatti sparire?
O’Donoghue e i suoi colleghi hanno misurato l’emissione di un particolare ione dell’idrogeno, che può formarsi nell’atmosfer di Saturno solo in presenza di un maggiore apporto d’acqua, e l’hanno usata per misurare indirettamente il flusso d’acqua dagli anelli verso la ionosfera. Risultato: la presenza di acqua nella ionosfera è una specie di “calco”, distribuito su tutta la circonferenza della ionosfera, della struttura degli anelli (vedi figura qui sopra). Dimostrando l’esistenza di questo fenomeno di “erosione elettromagnetica”, che causa la pioggia dagli anelli verso la ionosfera, lo studio su Nature dà un importante contributo e apre una nuova strada per studiare i fenomeni che tengono assieme e, nel tempo, consumano gli anelli di Saturno.