La danza delle aurore di Saturno

Grazie alle spettacolari e dettagliate riprese del telescopio spaziale Hubble e della sonda Cassini gli scienziati stanno indagando come si generano ed evolvono questi fenomeni sul pianeta gigante, scoprendo similitudini e differenze rispetto a quelle che avvengono sulla Terra.

di Eleonora Ferroni Immagini all'infrarosso e all'ultravioletto scattate dalla sonda Cassini della NASA e dall'Hubble Space Telescope. Si vedono aurore attive ai poli di Saturno. Credit: NASA/JPL-Caltech/University of Colorado/Central Arizona College and NASA/ESA/University of Leicester and NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/Lancaster University

Immagini all’infrarosso e all’ultravioletto scattate dalla sonda Cassini della NASA e dall’Hubble Space Telescope. Si vedono aurore attive ai poli di Saturno. Credit: NASA/JPL-Caltech/University of Colorado/Central Arizona College and NASA/ESA/University of Leicester and NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/Lancaster University

Gli astronomi sono da sempre affascinati dalle aurore che si verificano sul pianeta Saturno e spesso vengono pubblicate foto di questo fenomeno osservato per la prima volta nel 1979, quando Pioneer 11 fotografò i poli del pianeta illuminati in ultravioletto. Lo spettacolare fenomeno è frutto dell‘interazione tra la magnetosfera e la ionosfera. Mentre l‘Hubble Space Telescope della NASA, in orbita intorno alla Terra, è stato in grado di osservare le aurore settentrionali nelle lunghezze d’onda ultraviolette, la sonda Cassini della NASA, in orbita attorno a Saturno, ha ottenuto close-up complementari della parte settentrionale, meridionale e della faccia non visibile dalla Terra agli infrarossi, in luce visibile e nelle lunghezze d’onda ultraviolette. Quello che è stato ottenuto è il dettaglio di una coreografia unica ai due poli del sesto pianeta del Sistema solare che mostra la complessità e la bellezza delle aurore.

A differenza della Terra, dove il magnifico spettacolo dura solo poche ore, su Saturno l’aurora può brillare anche per diversi giorni. La NASA, infatti, è stata in grado di osservare questo fenomeno dal 5 aprile 20 maggio 2013. Le immagini provenienti dall’UVIS (spettrometro ultravioletto), montato su Cassini e ottenute da un’insolita distanza ravvicinata, hanno fornito uno sguardo alle diverse caratteristiche delle deboli emissioni su una scala di poche centinaia di chilometri. Per gli esperti è ormai certo che il fenomeno sia legato alle variazioni causate dal vento solare che entra nell’atmosfera di Saturno: i gas fluorescenti presenti nell’alta atmosfera emettendo lampi di luce a diverse lunghezze d’onda formando le aurore che circondano i poli. Sempre più accreditata è, però, anche l’ipotesi che le aurore siano provocate dal campo magnetico dei due poli del pianeta.

Nel video si vede anche una zona particolarmente luminosa dell’aurora che ruota in sincronia con la luna di Saturno Mimas. In precedenza altre immagini ottenute con l’UVIS avevano mostrato un punto luminoso aurorale intermittente legato elettricamente alla luna Encelado, un flusso di particelle cariche che viaggia dalla luna ghiacciata a Saturno, interagendo con il suo intenso campo magnetico e generando deboli aurore, un po’ come accade su Giove. I nuovi dati suggeriscono, quindi, che anche un’altra luna è in grado di influenzare lo spettacolo di luci su Saturno. ”Le immagini che abbiamo ottenuto sono le migliori finora per quanto riguarda i rapidi cambiamenti nelle emissioni aurorali”, ha detto Wayne Pryor, del Central Arizona College. “Alcuni punti sono più luminosi e si accendono ad intermittenza nelle immagini. Altre zone, invece, sono perennemente illuminate e ruotano attorno al polo, ma più lentamente rispetto alla velocità di rotazione di Saturno”, ha aggiunto.

I nuovi dati ottenuti da Cassini e da Hubble stanno aiutando gli astronomi a risolvere anche alcuni misteri sulle atmosfere dei pianeti giganti gassosi. “Gli scienziati si sono chiesti perché le zone alte delle atmosfere di Saturno e degli altri giganti gassosi sono riscaldate ben oltre quello che potrebbe essere normalmente previsto per la loro distanza dal Sole”, ha detto Sarah Badman, ricercatrice per la missione Cassini presso l’Università di Lancaster (Gb). “Guardando questa sequenza di immagini, realizzata da diversi strumenti, capiamo dove l’aurora colpisce e riscalda l’atmosfera”.

Attraverso i dati in luce visibile, invece, i ricercatori hanno potuto studiare i colori delle aurore. A differenza di quelle sulla Terra, che sono verdi nella parte bassa e rosse in alto, su Saturno sono rosse nella parte bassa e viola nella parte alta. Come sul nostro Pianeta, le aurore possono essere a forma di tenda che fluttua nel vento oppure a fiamma con le sembianze di fuoco che brilla in lontananza. Può assumere anche l’aspetto di un bagliore diffuso o di raggi isolati che si formano e scompaiono. Ma perché la differenza di colore? Sulla Terra la colorazione dipende dalla presenza di molecole di azoto e ossigeno eccitato, mentre su Saturno dalla presenza di molecole di idrogeno eccitate (ciò vuol dire che assorbono radiazioni ed emettono luce visibile). ”Ci aspettavamo di vedere un po’ di rosso nelle aurore di Saturno, dato che l’idrogeno emette una luce rossa quando si agita, ma sapevamo anche che potevano esserci variazioni di colore a seconda delle energie delle particelle cariche che bombardano l’atmosfera e della sua densità”, ha spiegato Ulyana Dyudina, del team di imaging presso il California Institute of Technology, Pasadena, California.

Un altro gruppo di ricercatori sta analizzando i dati raccolti nello stesso periodo dai i due telescopi terrestri del W.M. Keck Observatory alle Hawaii e dall’Infrared Telescope Facility della NASA. I risultati aiuteranno a capire come le particelle vengono ionizzate (caricate) nell’atmosfera alta di Saturno e li aiuterà a mettere in ordine un decennio di osservazioni terrestri di Saturno in prospettiva, perché possono vedere che cosa cosa disturba e interferisce nei dati che provengono dall’atmosfera terrestre.

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