Sfaldamento di anelli e un campo magnetico da spiegare negli ultimi respiri di Cassini
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I dati della sonda Cassini, ottenuti al passaggio tra anelli interni e pianeta, mostrano informazioni molto importanti e inattese riguardo la perdita di materiale degli anelli e il campo magnetico


Fonte Science - “Chemical interactions between Saturn’s atmosphere and its rings“ - di Hunter Waite, Rebecca Perryman, Kelly Miller, Thomas Cravens


Rappresentazione artistica della missione Cassini nel Grand Finale. Crediti NASA
Rappresentazione artistica della missione Cassini nel Grand Finale. Crediti NASA

Prima di terminare la propria corsa nell'atmosfera di Saturno a settembre 2017 (il nostro speciale su Lift-Off), la sonda Cassini ha violato zone fino ad allora incontaminate come lo spazio compreso tra l'anello interno - l'anello D - e la superficie del pianeta . Proprio da questa zona ci si attendevano dati importanti e anche pericolosi per la sonda, che per l'occasione fu messa in "stato di guerra" con la parabola non più puntata verso Terra per comunicare ma posta a far da scudo contro la possibilità di collisione di particelle più o meno grandi. Un assetto che ha inficiato temporaneamente la possibilità di comunicare con la Terra ma che ha lasciato operativi gli strumenti, liberi di raccogliere quanti più dati possibili. 
Anche se inizialmente si è parlato di uno spazio quasi del tutto vuoto, un articolo su Science che segue di un anno il termine della missione riporta la presenza di una intensa caduta di materiale dall'anello verso la superficie, evidenziata dalla vaporizzazione delle particelle che andavano a contatto con lo spettrometro Ion and Neutral Mass Spectrometer (INMS) di Cassini. Una intensa pioggia di idrogeno molecolare, principalmente ma non solo visto che sono state registrate molecole organiche complesse come butano e propano, monossido di carbonio, azoto molecolare, metano e anidride carbonica. Quantità elevata e qualità della chimica: due sorprese in un tuffo soltanto. Una velocità di caduta che deriva dal movimento più rapido degli anelli rispetto all'alta atmosfera dei Saturno e che porta energia a sufficienza da spezzare gli atomi atmosferici influenzando la composizione della ionosfera nonché la temperatura dell'alta atmosfera stessa. La quantità di polvere misurata dal Cosmic Dust Analyzer è stata di 2.700 particelle cariche il che porta a una stima di circa una tonnellata di materiale ogni secondo. Materiale che non sembra, tuttavia, cadere direttamente sul pianeta sorretto dalla gravità ma che invece dovrebbe iniziare a risentire delle linee del campo magnetico muovendosi come uno "yo-yo" prima di cadere in atmosfera.

Video che mostra la traiettoria delle particelle espulse da un anello di Saturno e in balia dei campi magnetici prima di cozzare sulla superficie gassosa di Saturno. Credit: H.-W. Hsu and the Cassini Cosmic Dust Analyser team

Alcuni tratti dell'alta atmosfera di Saturno quindi potrebbero essere una derivazione di questa pioggia e non di elementi prodotti internamente: soprattutto i contenuti di cabonio e ossigeno dell'atmosfera saturniana potrebbero essere molto influenzati dal materiale in caduta.  
Non da meno, sono state registrate variazioni relative tra le quantità dei vari materiali in caduta, misurate a ogni passaggio, il che potrebbe far pensare a variazioni nella composizione dell'anello D, temporali oppure locali. 
Implicazioni potrebbero esserci anche sulla stima della persistenza degli anelli e sulla loro età, a questo punto, anche se è stato misurato il tasso di perdita di materiale (dieci volte superiore a quanto ipotizzato) ma ancora poco si conosce circa il rifornimento a vantaggio degli anelli stessi. Lo stesso Giove, che oggi presenta anelli molto sottili, potrebbe aver visto depauperato il proprio patrimonio dipendentemente da un processo simile.

Il campo magnetico

Novità provengono anche dal campo magnetico del pianeta da parte del magnetometro, con una inclinazione del campo inferiore a 0.01. Si è sempre ritenuto che i campi magnetici intorno ai pianeti nascano in presenza un disallineamento non banale tra asse di rotazione e assi del campo magnetico, come accade sulla Terra dove i poli magnetici sono distanziati dai poli geografici di ben 11°. Proprio questa differenza riesce a mantenere gli strati di metallo liquido all'interno del nostro pianeta e si ritiene probabile - per derivazione - che l'interno di Saturno possa essere composto da uno strato di idrogeno metallico a circondare un piccolo nucleo roccioso. Ogni volta che è stata misurata l'inclinazione degli assi magnetici di Saturno, tuttavia, il valore ottenuto è stato sempre più piccolo fino a far registrare un valore inferiore al centesimo di grado durante le ultime fasi della missione Cassini. I dati potrebbero essere sporcati o parzialmente nascosti dalla spessa coltre gassosa del pianeta ma in realtà sembra più probabile il fatto che occorra ripensare alle modalità di formazione del campo magnetico planetario. 

Oltre a questa anomalia, gli scienziati hanno osservato segnali che vanno a favore della presenza di una seconda sorgente di magnetismo su Saturno, derivante forse da uno strato più sottile a circondare l'ipotizzato strato di idrogeno metallico del quale si parlava in precedenza. Si tratterebbe di un campo magnetico secondario, molto più debole e stabile. 
Corrente elettrica sembra infine fluire anche tra l'anello D e il pianeta: la posizione degli anelli a tagliare le linee del campo magnetico planetario può giocare un ruolo molto importante nella forma dei campi magnetici generati esternamente al pianeta.

Ulteriori risultati sulle fasce di radiazione e l'anello D