Saturno, pioggia dagli anelli

Una pioggia costante precipita nell’atmosfera di Saturno. Si tratta di particelle di acqua cariche provenienti dagli anelli (composti prevalentemente di ghiaccio) che precipitano dall’orbita, attratte dal potente campo magnetico del pianeta. Uno studio dell’Università di Leicester, realizzato grazie alle immagini riprese dall’osservatorio W.M.Keck delle Hawaii, ha tracciato il percorso di queste particelle d’acqua, scoprendo che la zona interessata dal fenomeno è molto più estesa di quanto ritenuto in precedenza. L’analisi dei risultati, pubblicati su Nature, dimostrerebbe che la composizione e la temperatura delle parti più alte dell’atmosfera del pianeta sono influenzate da questa pioggia di particelle cariche, un fenomeno che potrebbe aiutare a svelare l’origine degli anelli e i meccanismi che li tengono insieme.

Nei primi anni Ottanta una serie di immagini provenienti dalla sonda Voyager mostrarono per la prima volta delle bande nere nella ionosfera di Saturno, facendo ipotizzare agli scienziati che quelle zone fossero colpite da una pioggia di particelle di acqua cariche provenienti dagli anelli del pianeta. Il fenomeno non è stato più osservabile fino al 2011, quando il telescopio Nirspec dell’osservatorio Keck ha identificato nuovamente le zone scure. L’analisi di quei dati ha permesso oggi ai ricercatori di Leicester di identificare le sottili emissioni di particelle provenienti dagli anelli, e di seguirne il percorso nella loro caduta verso l’atmosfera del pianeta.

L’effetto pioggia, spiegano i ricercatori, si forma quando la ionosfera viene caricata dalle radiazioni solari, interagendo così con il campo magnetico del pianeta e formando delle zone in cui vengono attirate le particelle di acqua cariche. La pioggia che cade sul pianeta interagisce a sua volta con la ionosfera, neutralizzando il bagliore osservabile normalmente con la spettrometria ad infrarossi (sistema utilizzato dai telescopi come quello di Keck), e lasciando al suo posto delle gigantesche zone nere in corrispondenza degli anelli.

Il nuovo studio ha rivelato che queste zone sono più ampie di quanto ritenuto in precedenza, arrivando a interessare circa il 30-40% della ionosfera. Questo ha permesso di comprendere gli importanti effetti della pioggia sull’atmosfera del pianeta: “Saturno è il primo pianeta a mostrare un’interazione significativa tra il suo sistema di anelli e la sua atmosfera”, spiega James O’Donoghue, principale autore della ricerca. “L’effetto principale della pioggia che proviene dagli anelli è quello di ‘spegnere’ la ionosfera di Saturno, riducendo grandemente la densità di elettroni delle zone in cui precipita”.

In questo modo, la pioggia condiziona in maniera importante la temperatura e la composizione di questa parte dell’atmosfera di Saturno, dando finalmente ragione della presenza di zone con una densità di elettroni estremamente bassa scoperte in precedenza in alcune aree del pianeta. L’interazione tra il campo magnetico di Saturno e i suoi anelli, inoltre, potrebbe aiutare gli scienziati a svelare il mistero circa la loro origine. Sono infatti due le spiegazioni possibili: gli anelli sono ciò che resta di un sistema molto più grande, formatosi all’alba del Sistema solare e poi erososi piano piano; o sono invece strutture giovani, soggette a meccanismi di erosione particolarmente rapida che altrimenti li avrebbero già fatti sparire.

Per scoprire l’origine degli anelli di Saturno, spiegano i ricercatori, bisognerà comprendere quali fenomeni agiscono e hanno agito per modellarli nella loro forma attuale, e il meccanismo di “erosione elettromagnetica” da loro individuato potrebbe aprire oggi un nuovo interessante filone di ricerca.

Riferimenti: Nature doi:10.1038/nature12049 

Credits immagine: NASA/JPL/Space Science Institute (modificata)