Il segreto è rimasto nascosto in bella vista per 40 anni. Ma ci è voluta l’intuizione di un astronomo veterano per mettere tutto insieme in un anno, utilizzando le osservazioni di Saturno dal telescopio spaziale Hubble della NASA e dalla sonda Cassini in pensione , oltre alla sonda Voyager 1 e 2 e alla missione International Ultraviolet Explorer in pensione. La scoperta:
il vasto sistema di anelli di Saturno sta riscaldando l’atmosfera superiore del pianeta gigante. Il fenomeno non è mai stato visto prima nel sistema solare. È un’interazione inaspettata tra Saturno e i suoi anelli che potenzialmente potrebbe fornire uno strumento per prevedere se anche i pianeti attorno ad altre stelle hanno gloriosi sistemi di anelli simili a Saturno. La prova rivelatrice è un eccesso di radiazione ultravioletta, vista come una linea spettrale di idrogeno caldo nell’atmosfera di Saturno. L’urto nelle radiazioni significa che qualcosa sta contaminando e riscaldando l’alta atmosfera dall’esterno.
La spiegazione più plausibile è che le particelle di anelli ghiacciati che piovono sull’atmosfera di Saturno causino questo riscaldamento. Ciò potrebbe essere dovuto all’impatto di micrometeoriti, bombardamento di particelle di vento solare, radiazione solare ultravioletta o forze elettromagnetiche che raccolgono polvere caricata elettricamente. Tutto ciò avviene sotto l’influenza del campo gravitazionale di Saturno che attira le particelle nel pianeta. Quando la sonda Cassini della NASA si è tuffata nell’atmosfera di Saturno alla fine della sua missione nel 2017, ha misurato i costituenti atmosferici e ha confermato che molte particelle stanno cadendo dagli anelli.
“Sebbene la lenta disintegrazione degli anelli sia ben nota, la sua influenza sull’idrogeno atomico del pianeta è una sorpresa. Dalla sonda Cassini, sapevamo già dell’influenza degli anelli. Tuttavia, non sapevamo nulla del contenuto di idrogeno atomico” ha affermato Lotfi Ben-Jaffel dell’Istituto di astrofisica di Parigi e del Lunar & Planetary Laboratory, University of Arizona, autore di un articolo pubblicato il 30 marzo sul Planetary Science Journal.
“Tutto è guidato da particelle ad anello che precipitano nell’atmosfera a latitudini specifiche. Modificano l’atmosfera superiore, cambiando la composizione”, ha detto Ben-Jaffel. “E poi hai anche processi di collisione con gas atmosferici che probabilmente stanno riscaldando l’atmosfera a una specifica altitudine.” La conclusione di Ben-Jaffel ha richiesto di mettere insieme le osservazioni archivistiche di luce ultravioletta (UV) da quattro missioni spaziali che hanno studiato Saturno. Ciò include le osservazioni delle due sonde Voyager della NASA che hanno sorvolato Saturno negli anni ’80 e hanno misurato l’eccesso di UV. A quel tempo, gli astronomi liquidarono le misurazioni come rumore nei rivelatori. La missione Cassini, arrivata su Saturno nel 2004, ha raccolto anche dati UV sull’atmosfera (per diversi anni). Ulteriori dati provenivano da Hubble e dall’International Ultraviolet Explorer, che è stato lanciato nel 1978 ed è stata una collaborazione internazionale tra NASA, ESA (Agenzia spaziale europea) e Consiglio di ricerca scientifica e ingegneristica del Regno Unito.
Ma la domanda persistente era se tutti i dati potessero essere illusori o riflettere invece un vero fenomeno su Saturno. La chiave per assemblare il puzzle è arrivata nella decisione di Ben-Jaffel di utilizzare le misurazioni dello Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) di Hubble. Le sue osservazioni di precisione di Saturno sono state utilizzate per calibrare i dati UV d’archivio di tutte e quattro le altre missioni spaziali che hanno osservato Saturno. Ha confrontato le osservazioni STIS UV di Saturno con la distribuzione della luce da più missioni e strumenti spaziali.
“Quando tutto è stato calibrato, abbiamo visto chiaramente che gli spettri sono coerenti in tutte le missioni. Ciò è stato possibile perché abbiamo lo stesso punto di riferimento, da Hubble, sul tasso di trasferimento di energia dall’atmosfera misurato nel corso di decenni”, Ben -Disse Jaffel. “È stata davvero una sorpresa per me. Ho appena tracciato insieme i diversi dati di distribuzione della luce e poi ho capito, wow, è la stessa cosa”.
Quattro decenni di dati UV coprono più cicli solari e aiutano gli astronomi a studiare gli effetti stagionali del Sole su Saturno. Riunendo tutti i diversi dati e calibrandoli, Ben-Jaffel ha scoperto che non vi è alcuna differenza nel livello di radiazione UV. “In qualsiasi momento, in qualsiasi posizione del pianeta, possiamo seguire il livello di radiazione UV“, ha affermato. Ciò indica la costante “pioggia di ghiaccio” dagli anelli di Saturno come la migliore spiegazione. “Siamo solo all’inizio di questo effetto di caratterizzazione dell’anello sull’atmosfera superiore di un pianeta. Alla fine vogliamo avere un approccio globale che produca una vera firma sulle atmosfere su mondi distanti. Uno degli obiettivi di questo studio è quello di guarda come possiamo applicarlo ai pianeti in orbita attorno ad altre stelle. Chiamala la ricerca di ‘exo-anelli'”.
Il telescopio spaziale Hubble è un progetto di cooperazione internazionale tra NASA ed ESA. Il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, gestisce il telescopio. Lo Space Telescope Science Institute (STScI) di Baltimora conduce operazioni scientifiche Hubble. STScI è gestito per la NASA dall’Association of Universities for Research in Astronomy, a Washington, DC.
Fonte: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2023/hubble-finds-saturns-rings-heating-its-atmosphere
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