Le bizzarre dune di Titano

La dinamica dei venti stagionali sulla luna gigante di Saturno

di Michele Diodati

Come vi sentireste se i vostri calcoli vi dicessero che il vento, lungo la fascia equatoriale di Titano, deve soffiare da est verso ovest, ma poi le immagini radar raccolte dalla sonda Cassini dimostrassero invece inequivocabilmente che le dune sono orientate da ovest verso est, cioè nella direzione opposta? Sicuramente non bene, soprattutto se aveste passato anni a studiare la superficie e l’atmosfera di Titano. In questa spiacevole situazione si era venuto a trovare Tetsuya Tokano, dell’Università di Colonia, almeno finché non ha avuto l’illuminazione che gli ha permesso di risolvere l’intricato mistero. Ma procediamo con ordine.

Gli scienziati elaborano un modello della circolazione dei venti di superficie su Titano basato in parte su modelli della circolazione atmosferica sulla Terra e su Marte e in parte sulle informazioni specifiche ricavate dalla sonda Huygens durante la sua discesa sulla luna di Saturno. Secondo questo modello, nella fascia equatoriale i venti devono avere la direzione prevalente est-ovest, perché devono controbilanciare i venti che, a latitudini maggiori, soffiano mediamente nella direzione opposta.

Intanto la sonda Cassini comincia a mappare la superficie di Titano e le sue immagini radar mostrano nel 2005 un paesaggio di dune che si estende in latitudine per 30° a cavallo dell’equatore. Le dune sono larghe in media circa un chilometro, sono lunghe decine o anche centinaia di chilometri e si elevano per cento o più metri. Sono composte da una sabbia non silicea, come quella terrestre, ma fatta di composti organici, principalmente idrocarburi.

In alto, un'immagine radar delle dune di Titano prodotta da Cassini, in cui appaiono strutture più luminose che non sono nuvole ma fanno parte del territorio. In basso, un paesaggio di dune nel deserto della Namibia. Sono evidenti le similitudini tra le due strutture. (Cortesia: NASA/JPL/Space Science Institute)

L’elemento che più colpisce l’attenzione degli scienziati è però un altro: le creste di quelle dune corrono per lo più da ovest verso est. Ciò, a meno di immaginare che le dune siano vive e si muovano di propria iniziativa (del resto sono fatte di materia organica: ecco una trama gratis per uno scrittore di fantascienza!), implica che la loro forma sia stata modellata da un vento che soffia nella stessa direzione. L’evidenza dei fatti contraddice il modello: una cosa che non piace affatto agli scienziati.

Le frecce indicano la direzione in cui si ritiene che la sabbia sia trasportata attraverso il paesaggio di dune osservato nelle immagini radar di Titano. (Cortesia: NASA/JPL/Space Science Institute)

Così Tetsuya Tokano si mette al lavoro di buzzo buono, deciso ad avere la meglio su quelle dune dal comportamento bizzarro. Analizza e rianalizza i dati del modello al computer dell’atmosfera di Titano, che egli stesso ha assemblato nel 2008, senza riuscire a venire a capo del mistero. Finché non ha l’idea giusta: inserisce nel modello i nuovi dati sulla topografia e la forma del satellite di Saturno, ricavati dalle rilevazioni radar e gravitazionali eseguite dalla Cassini. Poi studia il risultato, facendo attenzione non più al comportamento medio dei venti bensì alla presenza di episodici cambiamenti di direzione. Dalla nuova analisi viene fuori che gli equinozi hanno un’importanza cruciale e possono essere la chiave per risolvere il mistero.

Durante un equinozio il Sole è a picco sull’equatore. Ciò vuol dire maggiore calore nella fascia equatoriale, anche se su Titano la parola “calore” è da intendersi in senso relativo, dal momento che la sua temperatura media si attesta intorno ai 180 gradi sotto zero. Tuttavia quel debole riscaldamento basta per creare, in corrispondenza degli equinozi, un rimescolamento atmosferico tale da determinare intermittenti cambiamenti di direzione dei venti equatoriali per un periodo di forse due anni. Durante questo tempo, i venti che soffiano da ovest verso est, benché di breve durata, sono più potenti di quelli che soffiano da est verso ovest, e ciò si riverbera sulla direzione in cui appaiono orientate le dune sabbiose. Ecco spiegato il mistero delle dune di Titano.

Ma gli equinozi sulla Terra si verificano ogni sei mesi. Com’è che su Titano le raffiche di vento da occidente prodotte dal rimescolamento atmosferico equinoziale possono durare due anni? Per il semplice motivo che l’anno di Titano dura 29,5 anni terrestri. Quindi passano quasi 15 anni tra un equinozio e l’altro (l’ultimo è stato nel 2009) e di conseguenza i fenomeni atmosferici collegati possono protrarsi molto più a lungo di quanto accade sulla Terra.

Tolte le differenze temporali e di intensità, i comportamenti del vento e delle dune sono però simili a quelli che si verificano sulla Terra. Sull’Oceano Indiano, per esempio, si hanno periodiche inversioni della direzione dei venti in corrispondenza delle stagioni di transizione tra i monsoni. Nel deserto settentrionale della Namibia, invece, si hanno fronti di dune scolpiti da brevi e forti raffiche di vento, che sembrano ripetere lo stesso meccanismo attivo su Titano. Con la precisazione, però, che parlare di “raffiche” per i venti equatoriali di Titano è un tantino eccessivo. Anche i venti più forti, cioè quelli che soffiano da occidente, paiono non più che lievi brezze: spirano infatti a velocità comprese tra 1 e 1,8 metri al secondo, quindi non superano i 6,5 chilometri all’ora. Tuttavia basta una velocità di un metro al secondo (che i venti da oriente non raggiungono) per spostare la sabbia. Ed ecco perché il paesaggio di dune appare modellato da venti occidentali.

Lo studio di Tetsuya Tokano, in cui sono raccolti e analizzati questi risultati, è in corso di pubblicazione sulla rivista “Aeolian Research”. Appare inoltre sul numero di “Science” di questa settimana un articolo di Ralph Lorenz, radar scientist della missione Cassini presso il Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, che descrive il lavoro di Tokano.