Piove su Saturno: tutta colpa degli anelli

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Credit: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/University of Leicester

Da anni gli astronomi sanno che l'acqua è presente nell'atmosfera superiore di Saturno ma non hanno mai ottenuto conferme circa la sua provenienza.
Ora, nuove osservazioni hanno dimostrato che su Saturno piove e l'acqua arriva dagli anelli del pianeta.

Lo studio, pubblicato ieri sulla rivista Nature, dimostra che l'erosione delle particelle che compongono gli anelli ghiacciati di Saturno, forma molecole d'acqua che ricadono in alcune zone del pianeta.

Gli scienziati, utilizzando il Keck Observatory nelle Hawaii, hanno scoperto che le minuscole particelle di ghiaccio che formano gli anelli, a volte, vengono erose e si depositano nell'alta atmosfera: le goccioline, quindi, creano una sorta di vera e propria pioggia.

La ricerca, finanziata dalla NASA e condotta dall'Università di Leicester in Inghilterra, rivela che la pioggia influenza la composizione e la temperatura dell'atmosfera superiore di Saturno.

"Saturno è il primo pianeta che dimostra una significativa interazione tra l'atmosfera e il sistema di anelli," ha detto James O'Donoghue, l'autore principale del documento e ricercatore post-laurea a Leicester.
"L'effetto principale della ring rain è che tende a 'placare' la ionosfera di Saturno. In altre parole, questa pioggia riduce notevolmente le densità di elettroni nelle regioni in cui cade".

O’Donoghue sottolinea che quest'effetto è molto importate e spiega il motivo per cui, per molti decenni, le osservazioni hanno mostrato una densità insolitamente bassa a certe latitudini del pianeta.

"Si è scoperto che uno degli elementi fondamentali che guidano l'ambiente nella ionosfera di Saturno e il clima del pianeta, sono le particelle degli anelli che si trovano a 60.000 chilometri", ha detto Kevin Baines, co-autore del documento, del NASA Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, California.

Nei primi anni '80, le immagini dalla sonda della NASA Voyager mostrarono 2 o 3 bande scure su Saturno e gli scienziati teorizzarono che fossero dovute all'acqua che cadeva sul pianeta. Ma quelle fasce non sono mai più state viste fino a quando questo team di ricerca non ha osservato Saturno nel vicino infrarosso con il Keck Observatory di Mauna Kea, nelle Hawaii, nel mese di aprile 2011.
L'effetto non è facile da rilevare e comprendere perché riguarda sottili emissioni luminose: per arrivare a queste conclusioni è stata necessario uno strumento come quello del Keck Observatory in grado di lavorare con la spettrometria a infrarossi e di frazionare una vasta gamma di lunghezze d'onda.

La pioggia dagli anelli si verifica nella ionosfera di Saturno dove l'ambiente neutro è influenzato dal flusso di particelle cariche e ad alta energia che raggiungono il pianeta con la radiazione solare.

O'Donoghue e la sua squadra hanno seguito le emissioni di un particolare ione idrogeno (idrogeno triatomico) che può formarsi nell'atmosfera di Saturno solo in caso di un maggiore apporto d'acqua e si aspettavano di osservare un bagliore infrarosso diffuso. Quello che hanno trovato, invece, era un alternarsi di bande chiare e scure, un vero e proprio calco degli anelli impresso sulla ionosfera del pianeta.

Hanno così ipotizzato che le particelle d'acqua cariche degli anelli venissero attirate verso Saturno lungo le linee del campo magnetico, neutralizzando l'ambiente. Questo processo lascia grandi "ombre" sul pianeta che, visto in infrarosso, dovrebbe invece mostrare un bagliore diffuso.

Le ombre coprono circa dal 30 al 43 per cento della superficie superiore dell'atmosfera di Saturno, da circa 25 a 55 gradi di latitudine: un'area molto più vasta rispetto a quella suggerita dalle prime osservazioni della sonda Voyager.

Sia la Terra e Giove hanno una regione equatoriale che si tinge molto uniformemente ma lo stesso modello non corrisponde su Saturno.

"Mentre Giove emette luce uniforme nella sua regione equatoriale, Saturno ha bande scure dove l'acqua cade sul pianeta, oscurando la ionosfera", ha detto Tom Stallard, della Leicester, co-autore della ricerca.
"Stiamo anche cercando di approfondire queste caratteristiche con uno strumento sulla sonda della NASA Cassini. Se avremo successo, la Cassini ci permetterà di visualizzare in dettaglio il modo in cui l'acqua rimuove le particelle ionizzate, come ad esempio eventuali modifiche in altitudine o variazioni giornaliere".

La ricerca è fondamentale anche per comprendere l'evoluzione e il destino degli anelli.