Il cuore nascosto di Mimas

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Pubblicato Venerdì, 17 Ottobre 2014 07:13

Scritto da Elisabetta Bonora

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Credit: NASA/JPL/Space Science Institute - Processing: 2di7 & titanio44

Sotto la superficie modellata dai crateri, la luna di Satuno, Mimas, potrebbe nascondere un nucleo congelato o un oceano di acqua liquida.

Radwan Tajeddine, astronomo della Cornell University, ha pubblicato i suoi risultati sul numero del 17 ottobre della rivista Science.

Constraints on Mimas’ interior from Cassini ISS libration measurements [abstract]

Like our Moon, the majority of the solar system’s satellites are locked in a 1:1 spin-orbit resonance; on average, these satellites show the same face toward the planet at a constant rotation rate equal to the satellite’s orbital rate. In addition to the uniform rotational motion, physical librations (oscillations about an equilibrium) also occur. The librations may contain signatures of the satellite’s internal properties. Using stereophotogrammetry on Cassini Image Science Subsystem (ISS) images, we measured longitudinal physical forced librations of Saturn’s moon Mimas. Our measurements confirm all the libration amplitudes calculated from the orbital dynamics, with one exception. This amplitude depends mainly on Mimas’ internal structure and has an observed value of twice the predicted one, assuming hydrostatic equilibrium. After considering various possible interior models of Mimas, we argue that the satellite has either a large nonhydrostatic interior, or a hydrostatic one with an internal ocean beneath a thick icy shell.

"Dopo aver esaminato attentamente Mimas, abbiamo notato che libra, cioè vacilla sottilmente, attorno al suo asse polare", spiega Tajeddine. "In termini fisici, l'oscillazione avanti e indietro dovrebbe produrre circa 3 chilometri di spostamento superficiale. Invece, abbiamo osservato inaspettati 6 chilometri", ha aggiunto.

"Siamo molto entusiasti di questi dati perché possono indicare molto circa l'interno del satellite e ci permettono essenzialmente di fare la stessa cosa che un bambino fa quando scuote un regalo avvolto, nella speranza di capire cosa si nasconde dentro al pacco".

Come molte altre lune nel Sistema Solare, compresa la nostra, Mimas è in rotazione sincrona con Saturno (ossia il suo periodo di rotazione coincide con quello di rivoluzione), mostrando sempre la stessa faccia al pianeta. La sua orbita è leggermente allungata, per cui un punto che si trovi sulla superficie dal lato di Saturno potrà varierà un po' la sua posizione rispetto al pianeta. Un ipotetico osservatore su Saturno, vedrebbe Mimas oscillare durante la sua orbita: questo effetto, chiamato librazione, fa si che la porzione di superficie visibile sia leggermente diversa ogni volta.

Per studiare le librazioni della luna, il team ha utilizzato una tecnica chiamata stereofotogrammetria per analizzare i dati dell'Image Science Subsystem (ISS) a bordo della sonda della NASA Cassini. Tramite le immagini scattate in tempi diversi e con vari punti di vista, sono stati ricostruiti dei modelli computerizzati 3D, sui quali sono stati annotati centinaia di punti di riferimento, il cui movimento indica che l'interno della luna non è uniforme.

"I dati suggeriscono che qualcosa non è corretto, per così dire, dentro Mimas", dice Tajeddine.

Due potrebbero essere le possibili spiegazioni.
Dato che Mimas si è formata 4 miliardi di anni fa, gli scienziati si aspettano che la forma del suo nucleo sia rilassata e sferica. Quindi, se i dati rilevati dipendessero da un nucleo oblungo, allora nel cuore della luna potrebbe essere custodita una vera e propria reliquia congelata, risalente alle sue origini. Tuttavia, per questa ipotesi, le simulazioni suggeriscono che la forma di Mimas che vediamo oggi dovrebbe essere leggermente diversa.
Se invece, sotto 25 / 30 chilometri di crosta ghiacciata ci fosse un oceano sotterraneo, allora Mimas si unirebbe al club dei "mondi oceanici", insieme ad Europa e ad altre lune di Giove, Encelado e Titano (d'altra parte, uno studio precedente, aveva ipotizzato che anche Dione in origine fosse come Encelado, così forse questa caratteristica non era così rara nel giovane Sistema Solare). Tuttavia, su Mimas, un oceano sotterraneo sarebbe piuttosto sorprendente perché la luna non mostra particolari segni di attività geologica.

"La librazione è in grado di fornire indicazioni utili su ciò che sta succedendo all'interno di un corpo", ha detto Tajeddine. "In questo caso, ci sta dicendo che questa luna piena di crateri può essere più complessa di quanto pensassimo".

In ogni caso, con circa 400 chilometri di diametro, Mimas sarebbe troppo piccola per aver mantenuto un calore interno dalla sua formazione. Forse in passato la sua orbita era più ellittica e, quindi, le forse di marea potevano l'intensità necessaria ma oggi, questo risultato implicherebbe qualche altra fonte di energia in gioco.