La luna Iapetus di Saturno e la sua strana "scorza". Credito d'immagine: NASA / JPL / SSI. Clicca per ingrandire.
Esiste un pianeta più misterioso e bello per l'osservatore di Saturno? Mentre tutti e quattro i giganti di gas nel nostro sistema solare hanno un sistema ad anello, dalla Terra si possono vedere solo quelli di Saturno. Gli astronomi del cortile sono stati a lungo entusiasti di assistere ai suoi due anelli luminosi e alla divisione oscura di Cassini, mentre i telescopi dell'osservatorio hanno identificato molti anelli e lacune separate. Fino all'inizio degli anni '80, quando Voyager fece il suo "sorvolo", eravamo a conoscenza di più di mille singoli anelli legati dalla gravità di Saturno e dalle sue numerose piccole lune. Gli anelli stessi non sono altro che particelle ghiacciate di dimensioni variabili da polveri a massi. A questa intricata danza si uniscono i satelliti, dal titano atmosferico delle dimensioni di Mercurio al ruvido, orbitante eccentrico Hyperion. Dalla fine del XVIII secolo abbiamo conosciuto Titano, Mimas, Encelado, Teti, Dione, Rea e Iapeto. I nostri studi hanno rivelato che quattro delle lune svolgono un ruolo chiave nel plasmare il sistema di anelli di Saturno: Pan, Atas, Pandora e Prometeo. Sappiamo che la superficie altamente riflettente di Encelado è composta di ghiaccio e che Iapetus è molto più luminoso da una parte rispetto all'altra ...
E potrebbe aver raccolto un anello mentre attraversava i cambiamenti orbitali.
Dal momento della sua scoperta nel 1672, siamo stati consapevoli che l'emisfero principale di Iapetus è completamente di una grandezza più scura del lato finale. Grazie alle immagini della missione Cassini scattate nel dicembre 2004, la presenza di una grande cresta equatoriale è stata scoperta sul lato oscuro di Iapetus.
Secondo una lettera di ricerca geofisica presentata il 29 aprile da Paulo C.C. Freire of Arecibo Observatory, “… questa cresta e il rivestimento scuro dell'emisfero su cui giace sono intimamente interconnessi e sono il risultato di una collisione con il bordo di un primordiale anello di Saturno, causato alla fine da un improvviso cambiamento nell'orbita di Iapetus ”. Freire afferma: "A causa della sua natura unica, d'ora in poi ci riferiremo alla cresta equatoriale di Iapetus semplicemente come" la Rindge "per indicare che questa caratteristica non è una cresta nel senso comune del termine; cioè una catena montuosa causata dal processo tettonico. Questo modello spiega naturalmente tutte le caratteristiche uniche di questo satellite; ed è probabilmente la soluzione a uno dei più antichi misteri dell'astronomia del sistema solare. "
Uno degli obiettivi scientifici dell'imaging fly-by di Cassini era di far luce sul lato oscuro di Iapetus, chiamato Cassini Regio. Con sorpresa dei ricercatori, ha rivelato una grande cresta equatoriale diversa da qualsiasi altra cosa trovata nel sistema solare - una cresta così simmetrica rispetto al Cassini Regio che le due caratteristiche devono essere collegate, come riconosciuto precedentemente da Carolyn Porco - capo del Cassini Team di imaging. La maggior parte degli indizi indica come il sistema ad anello e le lune formanti orbitarono attorno a Saturno stesso.
L'attuale comprensione della formazione del sistema solare (e, in scala minore, del sistema di Saturno) indica che molti planetoidi (e proto-satelliti) potrebbero aver iniziato una volta in orbite che in seguito sono diventate instabili. Potrebbero essersi scontrati tra loro o essere stati espulsi dal loro sistema da incontri ravvicinati con gli altri. Nel caso di Saturno, è possibile che possano essere stati interrotti in modo ordinato quando si avvicinano alla gravità di Saturno e formano sistemi ad anello. Più vicino al pianeta, in una zona nota come "Zona di Roche", l'attrazione di marea di Saturno impedisce la formazione di proto-satellite da particelle di anello. Affinché la teoria della collisione ad anello corrispondesse a ciò che Cassini ha immaginato, Iapeto doveva essere una di queste lune con orbite instabili.
Le prove indicano che qualcosa ha cambiato l'orbita di Iapetus prima di scontrarsi con il materiale dell'anello. Se ciò non fosse avvenuto, l'anello si sarebbe adattato alla gravità di Iapetus, come evidenziato dai satelliti attualmente incorporati negli anelli. Nel caso di questi satelliti, non può verificarsi alcuno scenario di collisione. Nella circostanza di Iapetus, la sua orbita era necessariamente eccentrica, altrimenti non esistevano differenze di velocità tra Iapetus e le particelle dell'anello e di nuovo - non si sarebbero verificate collisioni.
Un impatto con un anello suggerisce anche che questa orbita mutata avesse un perisaturio sul bordo esterno della Zona di Roche, dove gli anelli possono esistere per periodi di tempo più lunghi. Questo è un indizio che Iapeto era molto probabilmente molto più vicino a Saturno della sua orbita attuale. "L'esistenza della crosta suggerisce che l'orbita di Iapetus al momento della collisione era equatoriale", afferma Freire, "altrimenti, con la sua attuale inclinazione, una collisione con un anello non produrrebbe un bordo affilato, ma qualcosa di più simile a un rivestimento scuro e vaporoso dell'emisfero principale. " In conclusione, un satellite con un'orbita equatoriale ed eccentrica ha una probabilità molto grande di interagire ulteriormente con altri satelliti, fornendo i mezzi per cambiare ancora una volta in un'orbita diversa.
Ora che abbiamo preparato il terreno, in che modo le immagini scattate da questa singolare scorciatoia supportano la teoria? Secondo Freire, "Lo scenario delle collisioni ad anello produce naturalmente una caratteristica lineare esattamente all'equatore: questa è l'intersezione geometrica di un piano ad anello e la superficie di una luna con un'orbita (precedentemente) equatoriale". È stata prestata molta attenzione alla tettonica, ma è improbabile che una formazione così perfettamente lineare - situata esattamente all'equatore - derivi da processi tettonici e Iapeto non mostra segni di attività vulcanica.
"Un'altra caratteristica chiave della scorza è che la sua altezza varia molto lentamente con la longitudine", afferma Freire, "questo si può prevedere dalla deposizione di materiale da un anello, ma un'altezza così costante non è mai stata osservata per nessuna caratteristica tettonica. Se l'origine della crosta era tettonica e precedeva il rivestimento scuro, non doveva necessariamente essere limitata a Cassini Regio. Se ha postdatato il rivestimento, la crosta che si sta costruendo da un rialzo dall'interno di Iapetus dovrebbe essere molto più luminosa della superficie circostante. "
Sono state fornite analisi considerevoli alle informazioni fornite dall'imaging di Cassini. La lunghezza longitudinale della cresta è inferiore a 180 gradi, il che suggerisce che Iapetus non è mai stato completamente all'interno della regione dell'anello, indicando che si è appena scontrato con un bordo dell'anello. Le considerazioni sulla meccanica celeste indicano che una collisione con un bordo dell'anello avrebbe dovuto causare un movimento verso est degli impatti della particella rispetto alla superficie del satellite. "Questo spiega un fatto osservato importante: sebbene Cassini Regio sia simmetrico rispetto alla scorza nella direzione nord / sud, non è così nella direzione est / ovest." Questo modello di collisione suggerisce che la protuberanza sarebbe più alta sul lato occidentale dove gli impatti erano più vicini alla verticale e quindi divagava lentamente spostandosi verso est - un fatto supportato dalle immagini. Con milioni di crateri da impatto che si formano ogni secondo lungo una linea, questo schema diventerebbe inconfondibile. La sublimazione dei ghiacci contenuti nelle particelle impattanti produrrebbe un'atmosfera transitoria, con un forte gradiente di pressione lontano dalla crosta. Questo gradiente produrrebbe venti veloci in grado di trasportare polvere fine. Freire afferma: "Nella nostra ipotesi, la polvere depositata da tali venti è il rivestimento scuro della regione conosciuta oggi come Cassini Regio". Tale scenario è supportato da altre prove: "Le strisce scure osservate ai margini di Cassini Regio indicano che era un vento che soffiava dall'equatore a depositare la" polvere ". Possiamo esserne certi perché le immagini di Cassini mostrano chiaramente che la polvere si deposita verso il basso dai bordi del cratere. " Ciò non può essere giustificato dal volo balistico delle particelle dall'equatore, come suggerito dal leader del team di imaging Cassini, Carolyn Porco. Non può essere prodotto nell'attuale Iapetus, poiché non ha atmosfera. La conclusione che una volta esisteva un'atmosfera transitoria diventa inevitabile.
Queste scoperte entusiasmanti potrebbero davvero provenire da un impatto precedente con uno degli anelli di Saturno? Gli indizi sembrano certamente far combaciare perfettamente i pezzi del puzzle. Grazie al lavoro svolto da ricercatori come Paulo Freire, potremmo aver risolto un mistero del sistema solare di 333 anni.
Scritto da Tammy Plotner, con molte grazie a Paulo Freire per il suo contributo.
