Emisfero settentrionale di Saturno ripreso da Cassini nel 2016, mentre quella parte del pianeta si stava avvicinando al solstizio d’estate. Un anno su Saturno è di 29 anni terrestri. In accordo con la nuova analisi dei dati di Cassini, i giorni sul pianeta durano solo 10:33:38. Crediti: Nasa/JPL-Caltech/Space Science Institute
Usando i dati della sonda spaziale Cassini della Nasa, i ricercatori hanno finalmente risolto un antico mistero del Sistema solare: la durata di un giorno su Saturno, che è risultata essere di 10 ore, 33 minuti e 38 secondi.
La durata del giorno su Saturno è stata un mistero per decenni, perché il gigante gassoso non ha una superficie solida sulla quale è possibile identificare punti di riferimento da tracciare mentre ruota, e inoltre ha un insolito campo magnetico che nasconde la velocità di rotazione del pianeta stesso.
Ebbene, ora si è scoperto che la risposta a questo mistero era nascosta nei suoi anelli.
Durante le orbite di Cassini attorno a Saturno, gli strumenti hanno esaminato gli anelli di roccia e ghiaccio con un dettaglio senza precedenti. Christopher Mankovich, astrofisico presso l’Università della California Santa Cruz (Ucsc), ha usato i dati della sonda per studiare i pattern ondulatori all’interno degli anelli.
Con il suo lavoro è riuscito a determinare che gli anelli rispondono a vibrazioni generate all’interno del pianeta, agendo in modo simile ai sismometri usati per misurare il movimento causato dai terremoti. L’interno di Saturno vibra a frequenze che causano variazioni nel suo campo gravitazionale e gli anelli, a loro volta, sono in grado di rilevare i cambiamenti di tale campo.
«Le particelle presenti negli anelli risentono di queste oscillazioni del campo gravitazionale», ha affermato Mankovich. «In certe posizioni caratteristiche negli anelli, queste oscillazioni catturano le particelle dell’anello proprio al momento giusto nelle loro orbite, per accumulare gradualmente energia che viene trascinata via come un’onda osservabile».
La ricerca di Mankovich, pubblicata su Astrophysical Journal, descrive come sono stati sviluppati i modelli della struttura interna di Saturno che danno luogo alle onde rilevate negli anelli. Il lavoro ha permesso di tracciare i movimenti all’interno del pianeta, e quindi risalire alla sua velocità di rotazione.
La velocità di rotazione di 10:33:38 che l’analisi ha prodotto è di alcuni minuti più veloce rispetto alle precedenti stime del 1981, basate su segnali radio provenienti dalla sonda Voyager della Nasa. L’analisi dei dati del Voyager, che ha stimato la durata del giorno in 10:39:23, era basata sul campo magnetico. Anche Cassini ha usato i dati del campo magnetico, ma le stime precedenti erano comprese tra le 10:36 e le 10:48.
Per misurare la velocità di rotazione dei pianeti, gli scienziati spesso si basano sui campi magnetici. L’asse magnetico di Giove, come quello della Terra, non è allineato con il suo asse di rotazione. Pertanto si muove mentre il pianeta ruota, consentendo agli scienziati di misurare un segnale periodico nelle onde radio che permette di risalire alla velocità di rotazione. Tuttavia, il caso di Saturno è diverso perché il suo campo magnetico è quasi perfettamente allineato con il suo asse di rotazione.
Questo è il motivo per cui la ricerca basata sugli anelli di Saturno è stata la chiave per raggiungere la definizione della durata del giorno. «I ricercatori hanno usato le onde negli anelli per sondare l’interno di Saturno, ed è saltata fuori questa caratteristica fondamentale del pianeta a lungo cercata. E la loro stima è veramente solida», ha affermato Linda Spilker, scienziata del progetto Cassini. «La risposta era negli anelli».
L’idea che gli anelli di Saturno potessero essere usati per studiare la sismologia del pianeta fu suggerita per la prima volta nel 1982, molto prima che fossero possibili le osservazioni necessarie a fare questo tipo di studi. Mark Marley, co-autore del lavoro, dell’Ames Research Center della Nasa, oltre a mostrare come potevano essere fatti i calcoli, ha predetto dove si sarebbero dovute trovare caratteristiche negli anelli di Saturno. Inoltre, all’epoca della fase di pianificazione della missione Cassini, fece notare che la sonda sarebbe stata in grado di fare le osservazioni necessarie per verificare la sua ipotesi.
«Due decenni dopo, negli ultimi anni della missione Cassini, gli scienziati ne hanno analizzato i dati e hanno trovato alcune caratteristiche degli anelli nelle posizioni previste da Mark», ha affermato il coautore Jonathan Fortney, professore di astronomia e astrofisica presso l’Ucsc e membro del team di Cassini. «Il lavoro presentato sfrutta al meglio le osservazioni di Cassini».
Per saperne di più:
- Leggi su Astrophysical Journal l’articolo “Cassini Ring Seismology as a Probe of Saturn’s Interior. I. Rigid Rotation” di Christopher Mankovich, Mark S. Marley, Jonathan J. Fortney e Naor Movshovitz