Impatti cometari sugli anelli

Riguardano Giove e Saturno

di Silvia Fracchia

Così come gli Italiani in vacanza vanno sempre più alla ricerca di luoghi esotici e in capo al mondo ma di tanto in tanto sembrano riscoprire le meraviglie della Penisola, allo stesso modo gli astronomi, spesso intenti a scrutare galassie lontane, talvolta se ne escono con qualche affascinante scoperta nel nostro Sistema Solare.

Al centro dell’attenzione, questa volta, sono finiti due giganti gassosi: Giove e Saturno. O, per meglio dire, i loro caratteristici anelli. Dagli sforzi congiunti di un gruppo di studiosi, tra cui Matthew Hedman, della Cornell University di Ithaca, e Mark Showalter, del SETI Institute di Mountain View, in California, impegnati nell’analisi dei dati provenienti delle tre sonde della NASA Cassini, Galileo e New Horizons, è infatti emerso un curioso fenomeno: lo schianto, nell’ultima trentina d’anni, di alcune comete sugli anelli planetari, come testimonia la presenza di ondulazioni. I loro studi sono riportati in dettaglio in un primo e in un secondo articolo pubblicati on line su “Science”.

La scoperta è avvenuta per gradi e sembra, per certi versi, la soluzione di un giallo iniziato alla fine degli Anni Novanta, quando alcune immagini un po’ sfocate della sonda Galileo misero in evidenza la presenza di irregolarità sugli anelli di Giove, senza però che i planetologi riuscissero a cavarne grandi informazioni. L’arrivo della Cassini nel sistema di Saturno, nel 2004, fornì nuovi indizi: le immagini degli anelli ottenute dalla sonda permisero infatti di notare alcune ondulazioni nell’anello più interno, chiamato anello D.

Le oscillazioni negli anelli di Giove, attribuite all'impatto con la cometa Shoemaker-Levy 9 nel 1994. La prima immagine è stata ottenuta dalla sonda Galileo, in orbita fino al 2003, la seconda è la stessa migliorata con il computer, la terza è un modello realizzato dal computer utilizzando i dati. (Cortesia: NASA/JPL-Caltech/SETI)

Queste ondulazioni non sono altro che il risultato del moto oscillatorio delle particelle dell’anello. La presenza di anelli planetari è una peculiarità dei giganti gassosi (Giove, Saturno, Urano e Nettuno): tutti e quattro possiedono infatti un proprio sistema di anelli, sebbene il più celebre e spettacolare sia senza dubbio quello di Saturno. Gli anelli sono costituiti da polveri ghiacciate e particelle di vario tipo (prevalentemente silicati) che, sotto l’azione del campo gravitazionale del pianeta, percorrono orbite quasi circolari La loro formazione è la probabile conseguenza della frammentazione di un satellite, i cui detriti andarono proprio a costituire gli anelli.

Hedman e i suoi colleghi hanno osservato che le ondulazioni dell’anello D di Saturno, con il passare del tempo, tendevano a diventare una spirale sempre più stretta a causa degli effetti gravitazionali del pianeta, e sono riusciti a dare una spiegazione dell’accaduto stimando che verso la fine del 1983 l’anello doveva avere in qualche modo “incassato un colpo”, ossia doveva essere stato colpito da un non ben identificato oggetto che ne aveva provocato un’inclinazione di circa 100 metri rispetto al suo asse. Tuttavia nel 1983 non erano ancora presenti strumenti in orbita intorno a Saturno. Perciò l’evento non aveva potuto essere osservato da una distanza ravvicinata.

Altre splendide immagini della Cassini, datate agosto 2009, hanno permesso di ampliare la visuale. In quel periodo il Sole brillava in modo tale da illuminare perfettamente il bordo degli anelli e ciò ha fatto sì che i planetologi potessero notare altre oscillazioni, questa volta nell’anello C, quello immediatamente più interno, situato a una distanza compresa tra circa 74.600 e 92.000 chilometri dal centro del pianeta: un segno dell’interessamento di un’area estremamente vasta all’urto con il misterioso oggetto, la cui massa doveva essere compresa tra 100 e 10 mila miliardi di chilogrammi.

Bande chiare e scure alternate che si estendono per grandi distanze lungo gli anelli D (in basso a destra) e C (in alto a sinistra e al centro) di Saturno. Le immagini sono state catturate dalla Cassini un mese prima dell'equinozio di Saturno, nell'agosto del 2009. Le variazioni di luminosità sono dovute alle oscillazioni degli anelli. (Cortesia: NASA/JPL/Space Science Institute)

E qui c’è il colpo di scena: come nei libri gialli l’identità dell’assassino viene svelata grazie a una brillante intuizione del Maigret o della Miss Marple di turno, anche in questo caso l’identità dell’oggetto celeste è stata svelata grazie all’intuizione dello scienziato di turno, nella fattispecie i nostri Hedman e Showalter. Ricordi le irregolarità degli anelli di Giove, viste dalla Galileo alla fine degli Anni Novanta? Un’analisi più accurata delle immagini ha mostrato anche per loro la presenza di una spirale sempre più stretta. I due scienziati hanno quindi ripetuto il ragionamento che aveva portato a stimare il 1983 come data della collisione con gli anelli di Saturno, tenendo però conto degli effetti gravitazionali di Giove. Il periodo dell’evento, questa volta, è risultato essere compreso tra giugno e settembre del 1994 e, guarda caso, proprio nel luglio del 1994 la cometa Shoemaker-Levy 9 aveva deciso di schiantarsi a tutta velocità dentro l’atmosfera gioviana. “Non può essere una coincidenza”, sostiene Hedman. Dunque di una cometa deve quindi essersi trattato anche nel caso di Saturno nel 1983.

Che cosa c’è di tanto entusiasmante in questa scoperta? In primo luogo affascina molto il fatto che gli anelli conservino la memoria degli eventi che li riguardano. Infatti dalle immagini della Galileo si è notato che un altro schianto cometario dev’essere avvenuto nel 1990. E la New Horizons, che nel 2007 effettuava un flyby di Giove mentre era diretta verso Plutone, ha fornito immagini nelle quali si vedono due nuove oscillazioni. Non c’è da stupirsi più di tanto: pare proprio che queste collisioni siano, se non all’ordine del giorno, almeno all’ordine del decennio per Giove, mentre siano un po’ più rare per Saturno, cioè pressappoco una manciata per secolo.

Non solo: dallo studio delle collisioni cometarie, i planetologi potrebbero essere in grado di ricavare preziose informazioni sul nucleo dei pianeti poiché, come abbiamo visto, l’evoluzione a spirale delle ondulazioni dipende dal campo gravitazionale del pianeta e quindi dalla sua struttura interna.

Non c’è dubbio che Hedman e i suoi colleghi continueranno a spulciare le immagini provenienti dalla Cassini e dalle altre sonde alla ricerca di nuove e vecchie collisioni, nel tentativo di determinare con sempre maggior precisione la frequenza di questi curiosi eventi.

Hedman, M., Burns, J., Evans, M., Tiscareno, M., & Porco, C. (2011). Saturn’s Curiously Corrugated C Ring Science DOI: 10.1126/science.1202238

Showalter, M., Hedman, M., & Burns, J. (2011). The Impact of Comet Shoemaker-Levy 9 Sends Ripples Through the Rings of Jupiter Science DOI: 10.1126/science.1202241