Sono passati quasi quarant'anni da quando Voyager 1 e 2 le missioni hanno visitato il sistema di Saturno. Mentre le sonde volavano vicino al gigante gassoso, furono in grado di catturare alcune immagini sbalorditive ad alta risoluzione dell'atmosfera del pianeta, delle sue numerose lune e del suo iconico sistema ad anello. Inoltre, le sonde hanno anche rivelato che Saturno stava lentamente perdendo i suoi anelli, ad un ritmo che li avrebbe visti scomparire in circa 100 milioni di anni.
Più recentemente, il Cassini orbiter ha visitato il sistema di Saturno e ha trascorso oltre 12 anni a studiare il pianeta, le sue lune e il suo sistema ad anello. E secondo una nuova ricerca basata su Cassini dati, sembra che Saturno stia perdendo i suoi anelli alla massima velocità prevista dal Voyager missioni. Secondo lo studio, gli anelli di Saturno vengono divorati dal colosso del gas a un ritmo che significa che potrebbero essere spariti in meno di 100 milioni di anni.
Lo studio, che è apparso di recente sulla rivista Icaro, era guidato da James O’Donoghue del Goddard Space Flight Center della NASA e comprendeva membri del Jet Propulsion Laboratory della NASA, il Center for Space Physics, la Space Research Corporation, l'Università di Leicester e l'University College di Londra.
Secondo i dati ottenuti dal Voyager sonde nel 1980 e nel 1981, particelle ghiacciate dagli anelli di Saturno vengono attirate dalla gravità del pianeta dopo essere state soggette al campo magnetico di Saturno - che le trasforma in una polverosa "pioggia ad anello" nell'atmosfera superiore di Saturno. Ma come ha indicato James Donahue in un recente comunicato stampa della NASA, la situazione potrebbe essere peggiore di quanto inizialmente sospettato:
"Stimiamo che questa" pioggia circolare "drena una quantità di prodotti idrici che potrebbero riempire una piscina olimpionica dagli anelli di Saturno in mezz'ora. Da solo, l'intero sistema di anelli scomparirà tra 300 milioni di anni, ma in aggiunta a ciò il veicolo spaziale Cassini ha misurato il materiale dell'anello rilevato cadendo nell'equatore di Saturno e gli anelli hanno meno di 100 milioni di anni per vivere. Questo è relativamente breve, rispetto all'età di Saturno di oltre 4 miliardi di anni ".
Cassini ha studiato la perdita del materiale dell'anello di Saturno come parte della sua Grande Finale, dove l'astronave ha speso il suo combustibile rimanente conducendo 22 orbite tra Saturno e i suoi anelli. Questo è stato un traguardo importante, dal momento che l'imbarcazione Cassini è andata dove nessun veicolo spaziale ha mai osato andare e non è stato nemmeno progettato per volare in questo ambiente.
Tuttavia, Cassini è stato in grado di ottenere informazioni che hanno confermato ciò che il Voyager sondaggi osservati decenni fa, oltre a rispondere a un secolare mistero sugli anelli di Saturno. Fondamentalmente, gli scienziati si sono chiesti da tempo se Saturno si sia formato con i suoi anelli o se li abbia acquisiti più tardi nella vita. Questa nuova ricerca indica che è probabilmente l'ultimo scenario e che Saturno li ha acquisiti relativamente di recente nella sua storia.
Secondo il loro studio, O'Donahue e i suoi colleghi hanno stimato che è improbabile che il sistema ad anello di Saturno sia più vecchio di 100 milioni di anni, poiché ci vorrebbe così tanto tempo perché l'anello C passi dall'essere denso come l'anello B a ciò che è oggi A questo proposito, spiega O’Donoghue, l'umanità ha la fortuna di essere presente in un momento in cui gli anelli erano ancora lì:
"Siamo fortunati ad essere in giro per vedere il sistema di anelli di Saturno, che sembra essere nel mezzo della sua vita. Tuttavia, se gli anelli sono temporanei, forse ci siamo persi di vedere sistemi di anelli giganti di Giove, Urano e Nettuno, che oggi hanno solo boccoli sottili! ”
Come notato, i primi accenni di "pioggia ad anello" provengono dal Voyager missioni, risultanti dalle osservazioni di quelli che si pensava fossero tre fenomeni non correlati. Questi includevano variazioni nella ionosfera caricata elettricamente di Saturno, variazioni di densità negli anelli di Saturno e strette bande scure che circondavano le medie latitudini settentrionali dei pianeti.
Nel 1986, Jack Connerney - un ricercatore del Goddard Space Center della NASA e coautore del recente studio - pubblicò un documento di ricerca che collegava queste bande scure alla forma del campo magnetico di Saturno. In poche parole, ha proposto che particelle di ghiaccio cariche elettricamente dagli anelli di Saturno scorressero lungo linee di campo magnetico invisibili e si depositassero come acqua nell'atmosfera superiore di Saturno.
Queste particelle, secondo Connerney, sono state caricate elettricamente dalla radiazione UV del Sole o dalle nuvole di plasma causate dai micrometeoroidi che bombardano gli anelli. Una volta che ciò accadesse, le particelle avvertirebbero l'attrazione del campo magnetico di Saturno e sarebbero attratte dalla gravità di Saturno lungo linee di campo che le depositerebbero nell'atmosfera superiore.
Queste particelle di ghiaccio si vaporizzerebbero e interagire chimicamente con la ionosfera di Saturno, che avrebbe l'effetto di lavare via la foschia nella stratosfera. Queste aree apparirebbero più scure alla luce riflessa, creando così l'apparenza di bande oscurate nell'atmosfera di Saturno. Un altro risultato sarebbe un aumento della durata delle particelle cariche elettricamente conosciute come ioni H3 + (che sono costituite da tre protoni e due elezioni).
La presenza di questi ioni fu il modo in cui O’Donoghue e il suo team furono in grado di confermare la teoria di Connerney. Utilizzando il Keck Telescope, il team è stato in grado di osservare questi ioni negli emisferi nord e sud di Saturno grazie al modo in cui brillano nello spettro infrarosso (che accade quando interagiscono con la luce solare). Queste bande sono state osservate in punti in cui le linee del campo magnetico che intersecano il piano dell'anello entrano nel pianeta.
Hanno quindi analizzato la luce per determinare la quantità di pioggia che interagisce con la ionosfera di Saturno, il che indicherebbe la quantità di particelle di ghiaccio che venivano estratte dagli anelli di Saturno. Ciò che hanno scoperto è che corrispondeva agli alti valori derivati da Connerney e dai suoi colleghi nel loro studio del 1986.
Il team ha anche scoperto una banda luminosa ad una latitudine più elevata nell'emisfero meridionale, che è il punto in cui il campo magnetico di Saturno si interseca con l'orbita di Encelado. Per qualche tempo, gli astronomi hanno saputo che i geyser che periodicamente esplodono dalla regione polare meridionale di Encelado (che sono il risultato di attività geologica all'interno) sono responsabili del rifornimento dell'E-ring di Saturno.
Quest'ultima scoperta indicherebbe che alcune delle particelle ghiacciate che Encelado emette stanno piovendo anche su Saturno, il che contribuisce anche alle bande oscure del pianeta. Come indicato da Connerney:
"Non è stata una sorpresa completa. Abbiamo identificato Encelado e l'E-ring come una fonte abbondante di acqua, sulla base di un'altra stretta banda scura in quella vecchia immagine di Voyager. ”
Guardando al futuro, la squadra vorrebbe vedere come cambia la pioggia sul ring a seguito del cambio stagionale di Saturno. Il periodo orbitale di Saturno, che è di 29,4 anni, fa sì che i suoi anelli siano esposti a vari gradi di sole. Poiché l'esposizione alla luce UV carica i granuli di ghiaccio nell'anello e li fa interagire con il campo magnetico di Saturno, i diversi livelli di esposizione dovrebbero avere un impatto diretto sulla quantità di pioggia nell'anello nell'atmosfera superiore.
Queste scoperte, che stanno inducendo gli scienziati a ripensare i loro presupposti precedentemente sostenuti sul sistema di Saturno, sono solo l'ultima scoperta che arriva dal Cassini missione. Anche se l'orbiter ha terminato la sua missione due anni fa precipitando nell'atmosfera di Saturno, i dati che ha inviato stanno ancora sfidando alcune teorie più vecchie su Saturno, confermandone altre.
Assicurati di dare un'occhiata a questa animazione degli anelli a scomparsa di Saturno, per gentile concessione del NASA Goddard Space Center:
