Saturno e le sue aurore. Crediti: Nasa
Gli strati superiori delle atmosfere dei giganti gassosi – Saturno, Giove, Urano e Nettuno – sono calde, proprio come quelli della Terra. Ma a differenza della Terra, il Sole è troppo lontano da questi pianeti esterni per spiegare le alte temperature che in essi si registrano, e la fonte del loro calore è sempre stata uno fra i grandi misteri della planetologia.
Una nuova analisi dei dati ottenuti dalla sonda spaziale Cassini della Nasa ha trovato una valida spiegazione per ciò che potrebbe mantenere caldi gli strati superiori di Saturno, e forse anche gli strati superiori degli altri giganti gassosi: le aurore ai poli nord e sud del pianeta. Le correnti elettriche, innescate dalle interazioni tra i venti solari e le particelle cariche delle lune di Saturno, accendono bellissime aurore e riscaldano l’atmosfera superiore del pianeta. Come per l’aurora boreale terrestre, lo studio delle aurore permette agli scienziati di comprendere cosa sta succedendo nell’atmosfera del pianeta.
Lo studio, pubblicato su Nature Astronomy, rappresenta la mappatura a oggi più completa della temperatura e della densità dell’atmosfera superiore di Saturno. «Comprendere queste dinamiche richiede davvero una visione globale. Grazie a questo set di dati, per la prima volta siamo stati in grado di osservare l’atmosfera superiore, da un polo all’altro del pianeta, osservando anche come la temperatura cambia con la profondità», dice Zarah Brown dell’Università dell’Arizona, primo autore dello studio.
Costruendo un quadro completo di come il calore circola nell’atmosfera, gli scienziati sono stati in grado di capire come le correnti elettriche aurorali riscaldano gli strati superiori dell’atmosfera di Saturno e ne guidano i venti. Il sistema dei venti a livello globale è in grado di distribuire questa energia, che inizialmente si deposita vicino ai poli, verso le regioni equatoriali, riscaldandole a temperature fino a due volte quelle previste dal solo riscaldamento del Sole.
«I risultati sono fondamentali per la nostra comprensione generale delle atmosfere superiori planetarie e rappresentano una parte importante dell’eredità di Cassini», spiega il co-autore dello studio Tommi Koskinen, un membro del team dello strumento Ultraviolet Imaging Spectograph di Cassini. «Aiutano a rispondere alla domanda sul perché la parte più alta dell’atmosfera è così calda, mentre il resto dell’atmosfera – a causa della grande distanza dal Sole – è freddo».
Ricordiamo che Cassini è stato un orbiter – gestito dal Jet Propulsion Laboratory della Nasa – che ha osservato Saturno per più di 13 anni, prima di esaurire il carburante e terminare la sua missione con un grande tuffo nell’atmosfera del gigante gassoso nel settembre 2017. Ma prima del suo tuffo, voluto anche per proteggere la luna Encelado che potrebbe ospitare le condizioni adatte alla vita, Cassini ha eseguito ben 22 orbite ravvicinate a Saturno, in quello che è stato chiamato il Gran Finale.
Fu proprio durante il Gran Finale che furono raccolti i dati chiave per la nuova mappatura della temperatura dell’atmosfera di Saturno. Per sei settimane, Cassini prese di mira diverse stelle luminose nelle costellazioni di Orione e del Cane Maggiore, osservandole mentre sorgevano e tramontavano dietro il pianeta gigante e analizzando il modo in cui la loro luce cambiava attraversando l’atmosfera.
Dai dati raccolti da Cassini, gli scienziati hanno potuto misurare la densità dell’atmosfera, che ha permesso di dedurne la temperatura. Hanno visto che la densità diminuisce con l’altitudine e la velocità di riduzione dipende dalla temperatura. Hanno scoperto che le temperature raggiungono il picco vicino alle aurore, indicando che le correnti elettriche aurorali riscaldano l’atmosfera superiore. Infine, misure congiunte di densità e temperatura hanno permesso di valutare le velocità del vento.
Capire l’atmosfera superiore di Saturno, dove il pianeta incontra lo spazio, è la chiave per comprendere il tempo meteorologico e il suo impatto su altri pianeti del nostro Sistema solare e su pianeti in orbita attorno ad altre stelle. «Anche se sono stati trovati migliaia di esopianeti, solo i pianeti del nostro Sistema solare possono essere studiati con questo livello di dettaglio. Grazie a Cassini, in questo momento abbiamo il quadro più dettagliato dell’atmosfera superiore di Saturno, rispetto a qualsiasi altro pianeta gigante presente nell’universo», conclude Brown.
Per saperne di più:
- Leggi su Nature Astronomy l’articolo “A pole-to-pole pressure–temperature map of Saturn’s thermosphere from Cassini Grand Finale data” di Brown, T. Koskinen, I. Müller-Wodarg, R. West, A. Jouchoux e L. Esposito