________________________________________________
Aggiornato il 30/06/2019
Gli Anelli di Saturno
La caratteristica principale di Saturno sono il suo imponente sistema di anelli, visibile anche con un buon binocolo da Terra.
Sono composti da milioni di piccoli oggetti, della grandezza che varia dal micrometro al metro, orbitanti attorno al pianeta sul suo piano equatoriale, e organizzati in un anello piatto. Poiché, come per la Terra, l'asse di rotazione di Saturno è inclinato rispetto al piano orbitale, anche gli anelli risultano inclinati.
Gli anelli incominciano a un'altezza di circa 6.600 km dalla sommità delle nubi di Saturno e si estendono, quelli principali, fino a 120.000 km, poco meno di un terzo della distanza Terra-Luna.
Il loro spessore è mediamente pari ad appena 10 metri, oltre c'è il tenue anello E che si estende fino a Titano, infine l'anello di Febe visibile solo nell'infrarosso a circa 10 milioni di km, che ha una diversa inclinazione, come l'orbita del satellite invece del piano equatoriale come per gli altri.
Una ricerca della NASA effettuata nel 2018 in collaborazione con l'osservatorio Keck ha confermato le stime effettuate sulle osservazioni delle due sonde Voyager, in base alle quali il sistema di anelli dovrebbe precipitare completamente entro 300 milioni di anni, a causa della gravità e dell'intenso campo magnetico del pianeta. Osservazioni effettuate con la sonda Cassini sulla precipitazione di materiale presso l'equatore del pianeta stimano l'età degli anelli inferiore ai 100 milioni di anni .
Gli anelli sono divisi in sette fasce, separate da divisioni che sono quasi vuote. L'organizzazione in fasce e divisioni risulta da una complessa dinamica ancora non ben compresa, ma nella quale giocano sicuramente un ruolo i cosiddetti satelliti pastori, lune di Saturno che orbitano all'interno o subito fuori dall'anello.
Dall'ultimo sorvolo della sonda CASSINI , è stato pubblicata una ricerca dal team di Matthew S. Tiscareno del Seti Institute, in cui ci sono le proprietà spettrali (cioè la composizione chimica) degli anelli principali attorno al gigante gassoso e la loro struttura (cioè il processo che li ha modellati coinvolgendo le diverse masse che orbitano nel sistema saturniano, dalle lune agli impattatori).
Dalle immagini emergono dettagli senza precedenti, come i colori, la chimica e la temperatura risolti attraverso gli anelli D, C, B, la divisione di Cassini, A ed F , in ordine di distanza da Saturno.
Da queste strutture composte in prevalenza da ghiaccio d’acqua, i ricercatori possono apprendere molto sui processi e sulle dinamiche attraverso i quali il sistema è evoluto, dalla sua formazione a oggi.
Per la raccolta dei dati spettrali, il gruppo ha utilizzato, tra gli altri strumenti, lo spettrometro Vims, che ha potuto osservare gli anelli con risoluzioni spaziali senza precedenti (fino a 20-30 km per pixel) permettendo di investigare le variazioni di composizione insieme alle immagini ottenute dalla camera (con risoluzione di 3 km per pixel).
In generale abbiamo osservato che gli assorbimenti del ghiaccio d’acqua nell’infrarosso e l'andamento spettrale in luce visibile sono strettamente correlati con la profondità ottica:
- le zone più dense degli anelli appaiono più ricche di ghiaccio d’acqua e di contaminanti, e sono generalmente più fredde.
Pur essendo dominati entrambi dal ghiaccio d’acqua, lo spettro degli anelli appare molto più arrossato di quello dei satelliti ghiacciati di Saturno per via della maggiore concentrazione di contaminanti.
Due diverse tipologie di contaminanti sono necessarie per modellare gli spettri osservati da Vims:
- la prima, responsabile dell’arrossamento dello spettro visibile è riconducibile a materiali organici (toline e idrocarburi policiclici aromatici) o nanoparticelle di ferro.
- La seconda invece è un assorbitore neutro compatibile con particelle di carbone amorfo o di silicati.
Con gli strumenti della Cassini è stato possibile, inoltre, esaminare da vicino anche i piccoli satelliti pastore, che orbitano tra di essi, come Dafni, nella divisione di Keeler (Fig A e B), e la struttura fisica degli anelli, scoprendone le diverse trame : grumose, lisce e striate (Fig. C).
Gli scienziati hanno osservato che una serie di strutture a strisce da impatto rilevate sull’anello F presentano la stessa lunghezza e lo stesso orientamento, dimostrando che sono state probabilmente causate da un gruppo compatto di impattori che ha colpito l’anello nello stesso momento. Da ciò si evince che gli anelli esterni possano essere stati modellati da flussi di materiale orbitante attorno a Saturno piuttosto che, per esempio, da detriti cometari che si muovono attorno al Sole, come teorizzato in passato.
Le immagini di Cassini hanno infine permesso di osservare in dettaglio le eliche, le tipiche strutture a forma di ''S'' allungata, di circa 1 km di diametro, che sono gli embrioni di accrescimento di nuove piccole lune in formazione all’interno dell’anello A (Fig. D e E).
Questi nuovi dettagli su come le lune scolpiscono gli anelli in vari modi forniscono una finestra sulla formazione stessa del Sistema solare, e considerando che i dischi protoplanetari si evolvono sotto l’influenza delle masse incorporate al loro interno.
LINK:
Close-range remote sensing of Saturn’s rings during Cassini’s ring grazing orbits and grand finale.
VIDEO ANELLI SATURNO:
( Il video è un ulteriore modo di mostrarvi la struttura degli anelli di Saturno, per vederlo cliccate sul triangolino al centro, è un video di Media INAF caricato su YouTube ).
Mimas e la Divisione di Cassini:
Mimas è responsabile della mancanza di materiale nella divisione di Cassini, poiché eventuali particelle che si trovassero ad orbitare in tale regione presenterebbero una risonanza orbitale 2:1 con esso.
La ripetizione periodica dell'influenza gravitazionale di Mimas porterebbe entro breve tempo ad una modifica dei parametri orbitali di tali particelle.
Mimas è anche in risonanza 2:1 con Teti, e in risonanza 2:3 con la piccola luna pastore dell'anello F, Pandora.
Per quanto riguarda la divisione di Cassini, un gruppo di ricercatori del Centre national de la recherche scientifique (Cnrs), dell’Osservatorio di Parigi (Psl) e della Università di Franche-Comté (Ufc) ha dimostrato come a crearla sia stata Mimas.
Gli anelli del gigante gassoso Saturno sono costituiti da particelle di ghiaccio la cui velocità orbitale aumenta mano a mano che ci si avvicina al pianeta. Nella divisione di Cassini – una banda di spazio attorno al pianeta tra i due suoi anelli più visibili – la densità di queste particelle è considerevolmente inferiore. Nello studio, il team di ricercatori ha ora dimostrato che ad essere responsabile di questo quasi vuoto spaziale è la sua luna Mimas. Questa, avvicinandosi a Saturno nel recente passato, avrebbe creato la divisione portandola alla larghezza attuale di 4550 Km attraverso il fenomeno conosciuto come risonanza orbitale, alla base dell’espulsione delle particelle di ghiaccio da quella zona per destabilizzazione delle loro orbite. Mimas, dunque, avrebbe funzionato come una sorta di spazzaneve spaziale a distanza.
In particolare, effettuando delle simulazioni numeriche, i ricercatori hanno calcolato che Mimas dev’essere migrata verso l’interno di 9 mila Km nell’arco di pochi milioni di anni per creare la striscia di cui parlavamo, quella che attualmente separa gli anelli A e B. Un legame tra la formazione della divisione e Mimas che i ricercatori sospettavano, poiché vi è una regione sul bordo interno di quest’ultima dove le particelle orbitano attorno a Saturno esattamente due volte più velocemente di Mimas, sono cioè in risonanza orbitale 2:1 con la luna.
Per spiegare una migrazione della luna verso il pianeta, i ricercatori hanno ipotizzato due possibili scenari :
- Il primo è che la luna abbia potuto perdere energia, scaldandosi. Questo avrebbe causato, però, lo scioglimento del ghiaccio interno alla luna e l’indebolimento della crosta esterna. Tuttavia, lo stato di Mimas non ha suggerito loro questa ipotesi.
- Il secondo, quello più plausibile, ma che resta da confermare, è che la perdita di calore – comunque necessaria affinché il corpo si avvicini al pianeta – possa essere stata ripartita tra Mimas ed Encelado – un’altra luna di Saturno – attraverso la risonanza orbitale. Una ripartizione che potrebbe essere alla base della creazione degli oceani interni osservati dalla sonda Cassini sotto la superficie di entrambi questi corpi celesti.
Oggi, Mimas si sta allontanando da Saturno. Una separazione tra i due corpi che, secondo i calcoli dei ricercatori, comporterà il restringimento della divisione da qui ai prossimi 40 milioni di anni per effetto esattamente opposto a quello che l’ha creata.
Nel 2009, grazie alle osservazione del telescopio spaziale Spitzer, è stato scoperto il più grande anello di Saturno mai osservato fino ad ora. Questo anello è enorme e si trova alla periferia del sistema di Saturno, ha un'orbita inclinata di 27º rispetto al piano del sistema dei sette anelli principali. Il nuovo anello, che si ritiene sia originato da Febe, è composto di ghiaccio e di polvere allo stato di particelle alla temperatura di -157 °C. Questo anello è visibile solo nell'infrarosso in quanto le particelle che lo compongono non riflettono la luce visibile. Si estende da circa 6 milioni di km fino a circa 12 milioni di km dal centro di Saturno. Le particelle che lo compongono ruotano come Febe in moto retrogrado, al contrario degli altri anelli interni.
_________________________________________________
A cura di Andreotti Roberto.
La caratteristica principale di Saturno sono il suo imponente sistema di anelli, visibile anche con un buon binocolo da Terra.
Sono composti da milioni di piccoli oggetti, della grandezza che varia dal micrometro al metro, orbitanti attorno al pianeta sul suo piano equatoriale, e organizzati in un anello piatto. Poiché, come per la Terra, l'asse di rotazione di Saturno è inclinato rispetto al piano orbitale, anche gli anelli risultano inclinati.
Il loro spessore è mediamente pari ad appena 10 metri, oltre c'è il tenue anello E che si estende fino a Titano, infine l'anello di Febe visibile solo nell'infrarosso a circa 10 milioni di km, che ha una diversa inclinazione, come l'orbita del satellite invece del piano equatoriale come per gli altri.
Una ricerca della NASA effettuata nel 2018 in collaborazione con l'osservatorio Keck ha confermato le stime effettuate sulle osservazioni delle due sonde Voyager, in base alle quali il sistema di anelli dovrebbe precipitare completamente entro 300 milioni di anni, a causa della gravità e dell'intenso campo magnetico del pianeta. Osservazioni effettuate con la sonda Cassini sulla precipitazione di materiale presso l'equatore del pianeta stimano l'età degli anelli inferiore ai 100 milioni di anni .
Gli anelli sono divisi in sette fasce, separate da divisioni che sono quasi vuote. L'organizzazione in fasce e divisioni risulta da una complessa dinamica ancora non ben compresa, ma nella quale giocano sicuramente un ruolo i cosiddetti satelliti pastori, lune di Saturno che orbitano all'interno o subito fuori dall'anello.
Dall'ultimo sorvolo della sonda CASSINI , è stato pubblicata una ricerca dal team di Matthew S. Tiscareno del Seti Institute, in cui ci sono le proprietà spettrali (cioè la composizione chimica) degli anelli principali attorno al gigante gassoso e la loro struttura (cioè il processo che li ha modellati coinvolgendo le diverse masse che orbitano nel sistema saturniano, dalle lune agli impattatori).
Dalle immagini emergono dettagli senza precedenti, come i colori, la chimica e la temperatura risolti attraverso gli anelli D, C, B, la divisione di Cassini, A ed F , in ordine di distanza da Saturno.Da queste strutture composte in prevalenza da ghiaccio d’acqua, i ricercatori possono apprendere molto sui processi e sulle dinamiche attraverso i quali il sistema è evoluto, dalla sua formazione a oggi.
Per la raccolta dei dati spettrali, il gruppo ha utilizzato, tra gli altri strumenti, lo spettrometro Vims, che ha potuto osservare gli anelli con risoluzioni spaziali senza precedenti (fino a 20-30 km per pixel) permettendo di investigare le variazioni di composizione insieme alle immagini ottenute dalla camera (con risoluzione di 3 km per pixel).
In generale abbiamo osservato che gli assorbimenti del ghiaccio d’acqua nell’infrarosso e l'andamento spettrale in luce visibile sono strettamente correlati con la profondità ottica:
- le zone più dense degli anelli appaiono più ricche di ghiaccio d’acqua e di contaminanti, e sono generalmente più fredde.
Due diverse tipologie di contaminanti sono necessarie per modellare gli spettri osservati da Vims:
- la prima, responsabile dell’arrossamento dello spettro visibile è riconducibile a materiali organici (toline e idrocarburi policiclici aromatici) o nanoparticelle di ferro.
- La seconda invece è un assorbitore neutro compatibile con particelle di carbone amorfo o di silicati.
Con gli strumenti della Cassini è stato possibile, inoltre, esaminare da vicino anche i piccoli satelliti pastore, che orbitano tra di essi, come Dafni, nella divisione di Keeler (Fig A e B), e la struttura fisica degli anelli, scoprendone le diverse trame : grumose, lisce e striate (Fig. C).
Gli scienziati hanno osservato che una serie di strutture a strisce da impatto rilevate sull’anello F presentano la stessa lunghezza e lo stesso orientamento, dimostrando che sono state probabilmente causate da un gruppo compatto di impattori che ha colpito l’anello nello stesso momento. Da ciò si evince che gli anelli esterni possano essere stati modellati da flussi di materiale orbitante attorno a Saturno piuttosto che, per esempio, da detriti cometari che si muovono attorno al Sole, come teorizzato in passato.
Le immagini di Cassini hanno infine permesso di osservare in dettaglio le eliche, le tipiche strutture a forma di ''S'' allungata, di circa 1 km di diametro, che sono gli embrioni di accrescimento di nuove piccole lune in formazione all’interno dell’anello A (Fig. D e E).
Questi nuovi dettagli su come le lune scolpiscono gli anelli in vari modi forniscono una finestra sulla formazione stessa del Sistema solare, e considerando che i dischi protoplanetari si evolvono sotto l’influenza delle masse incorporate al loro interno.
LINK:
Close-range remote sensing of Saturn’s rings during Cassini’s ring grazing orbits and grand finale.
VIDEO ANELLI SATURNO:
( Il video è un ulteriore modo di mostrarvi la struttura degli anelli di Saturno, per vederlo cliccate sul triangolino al centro, è un video di Media INAF caricato su YouTube ).
Mimas e la Divisione di Cassini:
Mimas è responsabile della mancanza di materiale nella divisione di Cassini, poiché eventuali particelle che si trovassero ad orbitare in tale regione presenterebbero una risonanza orbitale 2:1 con esso.
La ripetizione periodica dell'influenza gravitazionale di Mimas porterebbe entro breve tempo ad una modifica dei parametri orbitali di tali particelle.
Mimas è anche in risonanza 2:1 con Teti, e in risonanza 2:3 con la piccola luna pastore dell'anello F, Pandora.
Per quanto riguarda la divisione di Cassini, un gruppo di ricercatori del Centre national de la recherche scientifique (Cnrs), dell’Osservatorio di Parigi (Psl) e della Università di Franche-Comté (Ufc) ha dimostrato come a crearla sia stata Mimas.
Gli anelli del gigante gassoso Saturno sono costituiti da particelle di ghiaccio la cui velocità orbitale aumenta mano a mano che ci si avvicina al pianeta. Nella divisione di Cassini – una banda di spazio attorno al pianeta tra i due suoi anelli più visibili – la densità di queste particelle è considerevolmente inferiore. Nello studio, il team di ricercatori ha ora dimostrato che ad essere responsabile di questo quasi vuoto spaziale è la sua luna Mimas. Questa, avvicinandosi a Saturno nel recente passato, avrebbe creato la divisione portandola alla larghezza attuale di 4550 Km attraverso il fenomeno conosciuto come risonanza orbitale, alla base dell’espulsione delle particelle di ghiaccio da quella zona per destabilizzazione delle loro orbite. Mimas, dunque, avrebbe funzionato come una sorta di spazzaneve spaziale a distanza.
In particolare, effettuando delle simulazioni numeriche, i ricercatori hanno calcolato che Mimas dev’essere migrata verso l’interno di 9 mila Km nell’arco di pochi milioni di anni per creare la striscia di cui parlavamo, quella che attualmente separa gli anelli A e B. Un legame tra la formazione della divisione e Mimas che i ricercatori sospettavano, poiché vi è una regione sul bordo interno di quest’ultima dove le particelle orbitano attorno a Saturno esattamente due volte più velocemente di Mimas, sono cioè in risonanza orbitale 2:1 con la luna.
Per spiegare una migrazione della luna verso il pianeta, i ricercatori hanno ipotizzato due possibili scenari :
- Il primo è che la luna abbia potuto perdere energia, scaldandosi. Questo avrebbe causato, però, lo scioglimento del ghiaccio interno alla luna e l’indebolimento della crosta esterna. Tuttavia, lo stato di Mimas non ha suggerito loro questa ipotesi.
- Il secondo, quello più plausibile, ma che resta da confermare, è che la perdita di calore – comunque necessaria affinché il corpo si avvicini al pianeta – possa essere stata ripartita tra Mimas ed Encelado – un’altra luna di Saturno – attraverso la risonanza orbitale. Una ripartizione che potrebbe essere alla base della creazione degli oceani interni osservati dalla sonda Cassini sotto la superficie di entrambi questi corpi celesti.
Oggi, Mimas si sta allontanando da Saturno. Una separazione tra i due corpi che, secondo i calcoli dei ricercatori, comporterà il restringimento della divisione da qui ai prossimi 40 milioni di anni per effetto esattamente opposto a quello che l’ha creata.
L'anello E:
L'anello E è il più esterno ed esteso tra gli anelli principali di Saturno ( molto all'esterno esiste anche l'anello di Febe ).
Costituito da materiali microscopici composti da polvere e ghiaccio, si estende dall'orbita di Mimas e Teti, anche se alcune osservazioni suggeriscono che possa estendersi oltre l'orbita di Titano, con una larghezza di 1.000.000 km.
I modelli matematici hanno tuttavia mostrato che un tale anello sarebbe instabile, e avrebbe una vita media compresa tra 10.000 e 1.000.000 di anni. Per questo motivo dovrebbe essere costantemente rifornito di particelle.
Encelado orbita all'interno di questo anello, nel punto dove è più stretto ma possiede maggiore densità, ed è stato ipotizzato che ne sia la fonte principale delle particelle.
Questa ipotesi è stata poi confermata da un sorvolo della sonda Cassini.
L'anello E è il più esterno ed esteso tra gli anelli principali di Saturno ( molto all'esterno esiste anche l'anello di Febe ).
Costituito da materiali microscopici composti da polvere e ghiaccio, si estende dall'orbita di Mimas e Teti, anche se alcune osservazioni suggeriscono che possa estendersi oltre l'orbita di Titano, con una larghezza di 1.000.000 km.
I modelli matematici hanno tuttavia mostrato che un tale anello sarebbe instabile, e avrebbe una vita media compresa tra 10.000 e 1.000.000 di anni. Per questo motivo dovrebbe essere costantemente rifornito di particelle.
Encelado orbita all'interno di questo anello, nel punto dove è più stretto ma possiede maggiore densità, ed è stato ipotizzato che ne sia la fonte principale delle particelle.
Questa ipotesi è stata poi confermata da un sorvolo della sonda Cassini.
L'anello di Febe:
( Rappresentazione grafica dell'anello di Febe ).
__________________________________________________________________________________________________
A cura di Andreotti Roberto.
Nessun commento:
Posta un commento