Un nuovo studio basato sui dati della missione Cassini sta rivelando qualcosa di sorprendente nell'atmosfera di Saturno. Abbiamo saputo della tempesta sul polo nord del gigante gassoso per decenni, ma ora sembra che questa enorme tempesta esagonale potrebbe essere un gigantesco colosso di centinaia di chilometri di altezza che ha la sua base nell'atmosfera di Saturno.
Quando Cassini arrivò a Saturno nel 2004, era estate nell'emisfero meridionale e l'astronave trovò un vortice polare sul polo sud. Alla fine, l'estate arrivò nell'emisfero settentrionale e furono testimoni della formazione della tempesta al Polo Nord. Ciò ha solo riconfermato ciò che abbiamo conosciuto dagli anni '80, quando la missione Voyager studiò Saturno e trovò una tempesta estiva al Polo Nord di Saturno.
"Mentre ci aspettavamo di vedere un vortice di qualche tipo nel polo nord di Saturno mentre si riscaldava, la sua forma è davvero sorprendente." - Leigh Fletcher, Università di Leicester, Regno Unito, autore principale.
Ma questa tempesta del Nord ha una forma esagonale piuttosto che rotonda, e condivide la stessa forma esagonale della tempesta più profonda nell'atmosfera di Saturno, trovata per la prima volta da Voyager. La domanda è: stiamo vedendo un gigantesco mostro di tempesta? O due tempeste separate, che si formano entrambe in una forma esagonale?
"I bordi di questo vortice appena scoperto sembrano essere esagonali, esattamente corrispondenti a un modello di nuvola esagonale famoso e bizzarro che vediamo più in profondità nell'atmosfera di Saturno", afferma Leigh Fletcher dell'Università di Leicester, Regno Unito, autore principale del nuovo studio.
Questo video mostra il modello di nuvola esagonale in profondità nell'atmosfera di Saturno che è stata scoperta per la prima volta da Voyager.
Gli scienziati coinvolti nella missione Cassini si aspettavano di vedere una tempesta nel polo nord quando arrivò l'estate di Saturno, ma furono sorpresi dalla forma. "O un esagono si è generato spontaneamente e identicamente a due diverse altitudini, uno più in basso nelle nuvole e uno in alto nella stratosfera, oppure l'esagono è in realtà una struttura torreggiante che si estende su una gamma verticale di diverse centinaia di chilometri", ha detto Fletcher.
Al centro di questo nuovo studio c'è lo spettrometro composito a infrarossi (CIRS) di Cassini. Il CIRS ha acquisito questi dati tra il 2010 e il 2017 e mostra il riscaldamento della stratosfera di Saturno da un'alta inclinazione orbitale. L'immagine composita sotto mostra il graduale riscaldamento della stratosfera di Saturno e la graduale formazione della tempesta esagonale.
All'inizio della missione di Cassini, l'atmosfera superiore era semplicemente troppo fredda per essere vista dal CIRS. La stratosfera era di circa -158 gradi Celsius, 20 gradi troppo freddi per lo strumento. Ma l'anno di Saturno dura circa 30 anni e nel 2009 la regione polare settentrionale ha iniziato a riscaldarsi. Verso il 2014, lo strumento CIRS di Cassini era in grado di studiare la parte alta dell'atmosfera.
“Un anno di Saturno copre circa 30 anni terrestri, quindi gli inverni sono lunghi. Saturno ha iniziato a emergere solo dalle profondità dell'inverno settentrionale nel 2009, e gradualmente si è riscaldato mentre l'emisfero settentrionale si avvicinava all'estate ”. - studio coautore Sandrine Guerlet, Laboratoire de Météorologie Dynamique, Francia.
"Siamo stati in grado di utilizzare lo strumento CIRS per esplorare la stratosfera settentrionale per la prima volta, dal 2014 in poi", ha affermato Guerlet. "Quando il vortice polare è diventato sempre più visibile, abbiamo notato che aveva bordi esagonali e ci siamo resi conto che stavamo vedendo l'esagono preesistente ad altitudini molto più elevate di quanto si pensasse in precedenza."
Lo studio indica che le regioni polari su Saturno sono molto diverse l'una dall'altra. Quando Cassini osservò la regione meridionale durante l'estate, all'inizio della sua missione, non vi fu alcun modello di tempesta esagonale. La tempesta settentrionale è anche più fresca, meno matura e le sue dinamiche sono completamente diverse. Per ora, gli scienziati possono solo immaginare il perché.
"Questo potrebbe significare che esiste un'asimmetria fondamentale tra i poli di Saturno che dobbiamo ancora capire, o potrebbe significare che il vortice polare nord si stava ancora sviluppando nelle nostre ultime osservazioni e continuava a farlo dopo la fine di Cassini", ha detto Fletcher. La missione di Cassini si è conclusa nel suo "Grand Finale" nel settembre 2017, quando il veicolo spaziale è stato deliberatamente inviato immergendosi nell'atmosfera di Saturno per essere distrutto.
Gli scienziati hanno studiato a lungo le condizioni meteorologiche di Saturno e sanno da tempo che gli spessi strati di nuvole del pianeta ospitano la maggior parte del tempo del pianeta. Le caratteristiche polari settentrionali furono individuate per la prima volta da Voyager negli anni '80 e sappiamo che l'esagono polare a nord è una caratteristica di lunga durata. Gli scienziati pensano che la caratteristica possa essere legata alla rotazione del pianeta stesso, proprio come il flusso del getto qui sulla Terra.
È chiaro che abbiamo molto da imparare sull'atmosfera di Saturno. È improbabile che la tempesta esagonale nella stratosfera e la tempesta esagonale più profonda nell'atmosfera siano la stessa tempesta. Il vento cambia troppo attraverso gli strati dell'atmosfera. Ma potrebbero essere collegati in un altro modo. Dopo aver studiato le proprietà dell'atmosfera nella regione settentrionale, Fletcher e colleghi hanno stabilito che onde come l'esagono non dovrebbero essere in grado di propagarsi verso l'alto e dovrebbero rimanere intrappolate nelle cime delle nuvole. Questo avviene attraverso un processo chiamato evanescenza. "Un modo in cui l '" informazione "dell'onda può fuoriuscire è attraverso un processo chiamato evanescenza, in cui la forza di un'onda decade con l'altezza ma è abbastanza forte da persistere nella stratosfera", spiega Fletcher.
Il quadro più ampio di questo studio è la domanda in corso su come l'energia viene trasportata attraverso diversi strati di atmosfera, qualcosa che stiamo ancora lavorando per capire qui sulla Terra. Se riusciamo a capire come e perché il vortice polare nord di Saturno abbia una forma esagonale, farà luce su come i fenomeni più profondi in un'atmosfera possano influenzare l'ambiente in alto.
"L'esagono settentrionale di Saturno è una caratteristica iconica di uno dei membri più carismatici del Sistema Solare, quindi scoprire che conserva ancora grandi misteri è molto eccitante" - Nicolas Altobelli, scienziato del progetto ESA per la missione Cassini-Huygens.
La missione Cassini ci mostra ancora cose su Saturno, anche ora che è finita. Per quanto riguarda la squadra dietro questo studio, è agrodolce scoprire l'esagono settentrionale quasi un anno dopo la fine di Cassini. Fletcher afferma: “Dobbiamo semplicemente saperne di più. È abbastanza frustrante che abbiamo scoperto questo esagono stratosferico proprio alla fine della durata di vita di Cassini ".
