Lune

Spiegazione delle lune ravioli di Saturno

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Le lune di Saturno sono strane.

Voglio dire, veramente strano. Quando la navicella spaziale Cassini si è presentata a Saturno nel 2004 e ha iniziato a fare sorvoli di alcune delle lune interne, le immagini che ha inviato sulla Terra erano così bizzarre che ho dovuto guardarle per un momento anche solo per capire la forma che stavo vedendo.

Questo perché alcuni di loro sembrano, beh... ravioli. Si, seriamente.



Le lune di Saturno Atlas (a sinistra) e Pan (a destra), entrambe hanno grandi bordi appiattiti intorno a loro, che le fanno sembrare dei ravioli. Credito: NASA/JPL-Caltech/Istituto di scienze spazialiIngrandire

Le lune di Saturno Atlas (a sinistra) e Pan (a destra), entrambe hanno grandi bordi appiattiti intorno a loro, che le fanno sembrare dei ravioli. Credito: NASA/JPL-Caltech/Istituto di scienze spaziali

Quell'immagine mostra le piccole lune Atlas e Pan (larghe circa 35 chilometri). Voglio dire, Avanti . Il solo guardarli mi fa venire fame.

Cosa potrebbe causare loro di avere questi cerchi larghi?

Il primo pensiero ha riguardato la posizione . Entrambe le lune orbitano attorno a Saturno all'interno o molto vicino al sistema di anelli. L'ampio anello esterno di Saturno è chiamato anello A e ha uno spazio vuoto chiamato Encke Gap, largo circa 325 km. Pan orbita all'interno di questo spazio vuoto e Atlas appena fuori dal bordo tagliente esterno dell'anello A. Se la gravità delle lune potesse attrarre verso di loro le particelle dell'anello ghiacciato, potrebbero accumularsi lungo gli equatori delle lune e nella debole gravità delle lune formare queste bizzarre strutture.

Se così fosse, però, le lune dovrebbero formare forme ellissoidali (come una palla da rugby) a causa delle maree dovute alla gravità di Saturno. Non lo fanno, quindi deve succedere qualcos'altro.

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Animazione che mostra l'approccio di Cassini ad Atlas. I punti non sono stelle, ma particelle subatomiche che collidono con i rivelatori di Cassini. Credito: NASA/JPL-Caltech/Istituto di scienze spaziali

Un team di scienziati planetari ha avuto un'altra idea che potrebbe spiegare queste forme : collisioni a bassa velocità.

In questo scenario , le lune crescono grazie a piccole particelle che si scontrano e si uniscono, ma il processo cambia con il tempo, man mano che si formano oggetti più grandi. Innanzitutto, negli anelli esterni si forma una luna di dimensioni decenti e, a causa delle interazioni con gli anelli, si allontana da Saturno. Una seconda luna più piccola si forma nel punto in cui si è formata la prima, e anch'essa si allontana. Questo processo continua, con ogni luna che cresce mentre si muove attraverso e lontano dagli anelli, e finisci con una serie di lune che diventano più grandi quanto più si allontanano da Saturno; questo processo di crescita è chiamato regime piramidale .

Ma cosa succede dopo? Il nuovo lavoro esamina le collisioni a bassa velocità tra queste lune, per vedere quali forme assumono. Usando sofisticati modelli al computer di come si comportano oggetti come questi quando si scontrano, hanno scoperto una cosa sorprendente: quando hanno tenuto conto della massa degli oggetti, della consistenza (tendono ad essere porosi anziché solidi) e delle maree dovute alla gravità, sono stati in grado di riprodurre abbastanza bene le forme di Pan e Atlas.

Le collisioni devono essere frontali, o quasi, e si verificano a velocità di alcune decine di metri al secondo (all'incirca fino al doppio della velocità dell'autostrada). Quando ciò accade, i due si scontrano, si fondono e si uniscono come palline di poltiglia, formando una cresta attorno a loro mentre il materiale viene schiacciato (come la parte gelato di un panino gelato se il gelato è troppo caldo, e questi alimenti le analogie mi stanno uccidendo)

Animazioni da modelli al computer di come alcune lune di Saturno si sono formate da collisioni a bassa velocità. Crediti: Adrien Leleu, Martin Jutzi e Martin Rubin dell'Università di Berna.

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Dopo che si è formata la luna con una cresta, i detriti dall'impatto che sono stati lanciati nello spazio intorno ad essa possono riaccumularsi, formando i bordi più ampi a forma di ravioli. Esso potrebbe è anche possibile che parte di quel materiale provenga anche dagli anelli, come la prima idea postulata.

I ravioli di Saturno e le lune spaetzle Atlas, Pan e Prometeo (riga in alto) e modelli delle loro forme basati sulle collisioni (in basso). Credito: NASA/JPL-Caltech/Istituto di scienze spaziali/Università di BernaIngrandire

I ravioli di Saturno e le lune spaetzle Atlas, Pan e Prometeo (riga in alto) e modelli delle loro forme basati sulle collisioni (in basso). Credito: NASA/JPL-Caltech/Istituto di scienze spaziali/Università di Berna

Questo metodo spiega anche la forma molto strana della luna Prometeo, che è allungata e ha punte appuntite alle estremità. Se la collisione non fosse esattamente frontale, ma spostata di alcuni gradi, l'impatto fuori centro fa sì che l'oggetto risultante sia più allungato e le maree di Saturno lo allungano ulteriormente, creando la forma contorta e appuntita. I loro modelli corrispondono stranamente bene alla forma reale della luna.

Le collisioni frontali sarebbero un risultato naturale del processo piramidale, poiché le lune si formano inizialmente nel piano degli anelli, che è molto strettamente ristretto. Quindi anche quella parte funziona.

Immagine Cassini della luna Giapeto a forma di noce (a sinistra), e un suo modello basato su collisioni tra lune più piccole, che riproduce la strana ed enorme cresta equatoriale. Credito: NASA/JPL-Caltech/Istituto di scienze spaziali/Università di BernaIngrandire

Immagine Cassini della luna Giapeto a forma di noce (a sinistra), e un suo modello basato su collisioni tra lune più piccole, che riproduce la strana ed enorme cresta equatoriale. Credito: NASA/JPL-Caltech/Istituto di scienze spaziali/Università di Berna

Mentre scoprono che questo metodo funziona per le lune interne, potrebbe funzionare anche per alcune grandi lune esterne. Di recente ho scritto di Giapeto, una luna esterna di Saturno che è larga 1.500 km e ha un'enorme cresta che corre tutto intorno al suo equatore. In quell'articolo ho scritto di alcune ricerche che hanno mostrato come un anello di materiale intorno alla luna dopo una collisione potrebbe essersi accumulato sulla superficie, accumulandosi per formare la catena montuosa continua.

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Ma questo nuovo lavoro suggerisce la cresta formatasi dopo una collisione a bassa velocità tra due lune ciascuna con metà della massa di Giapeto. È possibile, ma una collisione frontale è meno probabile fino all'orbita di Giapeto (ben oltre 3 milioni di km dal pianeta) e con una significativa inclinazione orbitale di 15° rispetto all'equatore di Saturno. Forse Giapeto si formò nel modo previsto e accadde qualcosa che lo mise in un'orbita molto inclinata. Non è chiaro.

Le lezioni di questo racconto sono molte. Uno è che è possibile spiegare le strane forme delle lune interne di Saturno, e forse anche di altre, ma i dettagli esatti possono essere difficili da definire. Un altro è che le teorie in competizione sono buone, poiché a volte parti di esse sono corrette e possono essere combinate.

Un terzo è che, anche adesso, anni dopo che Cassini ha terminato la sua missione e si è immersa nell'atmosfera di Saturno, non capiamo ancora veramente cosa sta succedendo con la flotta di strane, strane lune del mondo anellato. Potrebbe volerci un po' di tempo prima che tutto si metta insieme, e forse per allora avremo un'altra missione su Saturno che può negare o supportare queste idee.

Saturno è un posto bellissimo e strano. Mi aspetto che ci saranno sempre domande a riguardo ancora a cui rispondere.



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