Credit: NASA/JPL-Caltech
Utilizzando i dati della sonda della NASA Cassini rilevati per la grande luna di Saturno, Titano, gli scienziati hanno trovato un modo per studiare le complesse atmosfere nebbiose che spesso avvolgono e nascondono i pianeti extrasolari.
Il lavoro è stato eseguito da un team guidato da Tyler Robinson, ricercatore presso l'Ames Research Center della NASA a Moffett Field, California.
I risultati sono stati pubblicati il 26 maggio nel Proceedings of the National Academy of Sciences.
"Abbiamo scoperto che si può imparare molto osservando un tramonto", ha detto Robinson.
Il tramonto è un momento magico durante il quale, la luce del Sole, delle stelle e dei pianeti può essere separata in diverse lunghezze d'onda, per ottenere informazioni altrimenti nascoste.
Nonostante le grandi distanze che ci separano dai pianeti extrasolari scoperti finora, gli scienziati negli ultimi anni hanno iniziato a raccogliere gli spettri di questi mondi lontani.
Quando un pianeta transita davanti alla sua stella madre, visto dalla Terra, un po' di luce della stella viaggia attraverso la sua atmosfera e le sue sottili variazioni possono essere rilevate dai nostri telescopi.
Molti pianeti extrasolari sono ricoperti da strati nuvolosi e nebbie in alta quota, così Robinson e colleghi hanno pensato di sfruttare quanto di più simile ai transiti dei pianeti extrasolari abbiamo nel nostro Sistema Solare, partendo da uno dei corpi più studiati a disposizione, Titano.
Queste osservazioni sono chiamate occultazioni: quelle solari sono sicuramente le più interessanti ma come abbiamo visto giusto qualche giorno fa, la sonda della NASA Cassini sfrutta anche altri transiti per ottenere profili dettagliati dell'atmosfera della luna.
"In precedenza, non era chiaro esattamente come le nebbie interessassero le osservazioni dei pianeti extrasolari in transito", spiega Robinson. "Così ci siamo rivolti a Titano, un mondo nebuloso del nostro Sistema Solare che è stato ampiamente studiato dalla Cassini."
Il team ha utilizzato quattro osservazioni di Titano realizzate tra il 2006 e il 2011 con lo spettrometro di mappatura visiva ed infrarossa, VIMS (Visible and Infrared Mapping Spectrometer), a bordo della sonda.
L'analisi ha fornito una vasta gamma di risultati, inclusi gli effetti complessi causati dalle nebbie, che ora possono essere comparati con le osservazioni e i modelli degli esopianeti.
Sarebbero proprio queste foschie ad alta quota a limitare gli spettri rilevati finora nei transiti dei pianeti extrasolari, dove le osservazioni raccoglierebbero, perciò, solo informazioni sull'alta atmosfera, che su Titano corrisponde ad un'altitudine compresa tra i 150 e i 300 chilometri sopra la superficie della luna.
Dallo studio è emerso anche che le nebbie di Titano incidono maggiormente sulle lunghezze d'onda più corte, verso il blu, mentre le analisi degli spettri dei pianeti extrasolari avevano comunemente assunto che le nebbie interessavano tutte le lunghezze d'onda in modo simile.
La nuova tecnica messa a punto dal team potrà essere applicata alle osservazioni di qualsiasi altro mondo, anche nel nostro Sistema Solare, come Marte e Saturno stesso.
"E' gratificante vedere che lo studio della Cassini del Sistema Solare sta aiutando a comprendere meglio anche altri Sistemi Solari", ha detto Curt Niebur, scienziato del programma Cassini della NASA a Washington.
NOTE
Per le occultazioni solari di Titano segnaliamo anche:
We present an analysis of the VIMS solar occultations dataset, which extracts vertically resolved information on the characteristics of Titan's atmosphere between 100-700 km with a characteristic vertical resolution of 10 km. After a series of data treatment procedures to correct problems in pointing stability and parasitic light, 4 occultations out of 10 are retained. This sample covers different seasons and latitudes of Titan. Through the inversion of the transmission spectra with a line-by-line radiative transfer code we retrieve the vertical distribution of CH4 and CO mixing ratio. The two methane bands at 1.4 and 1.7 {\mu}m are always in good agreement and yield an average stratospheric abundance of 1.28±0.06%. This is significantly less than the value of 1.48% obtained by the GCMS/Huygens instrument. The analysis of the residual spectra after the inversion shows that there are additional absorptions which affect a great part of the VIMS wavelength range. We attribute many of these additional bands to gaseous ethane, whose near-infrared spectrum is not well modeled yet. Ethane contributes significantly to the strong absorption between 3.2-3.5 {\mu}m that was previously attributed only to C-H stretching bands from aerosols. Ethane bands may also influence the surface windows, especially at 2.7 {\mu}m. Other residual bands are generated by stretching modes of C-H, C-C and C-N bonds. In addition to the C-H stretch from aliphatic hydrocarbons at 3.4 {\mu}m, we detect a strong and narrow absorption at 3.28 {\mu}m which we tentatively attribute to the presence of PAHs in the stratosphere. C-C and C-N stretching bands are possibly present between 4.3-4.5 {\mu}m. Finally, we obtained the CO mixing ratio between 70-170 km. The average result of 46±16 ppm is in good agreement with previous studies.
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