Saturno tra anelli giovani e precisa rotazione
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Una particolareggiata analisi dei dati relativi alle impurità nel ghiaccio degli anelli consente di risalire alla età della intera struttura di Saturno, con una sorpresa notevole.


Fonte Science (2019) - “Measurement and implications of Saturn’s gravity field and ring mass“ - L. Iess, P. Tortora et al.


Gli anelli di Saturno, tra età e rotazione. Crediti NASA/Cassini
Gli anelli di Saturno, tra età e rotazione. Crediti NASA/Cassini

I dati della missione Cassini daranno lavoro agli scienziati ancora per decenni e una delle sorprese maggiori, anche se lievemente annunciata già da tempo, riguarda l'età degli anelli che circondano il [V]pianeta[V] Saturno.

Uno studio guidato dal Prof. Luciano Iess de La Sapienza è arrivato a stimare precisamente la [V]massa[/V] degli anelli attraverso i dati degli ultimi giri della sonda prima del Grand Finale, dati che hanno consentito anche di definire meglio la struttura interna del pianeta, calcolando una estensione dei venti fino a una profondità di novemila chilometri.

Il risultato cui si è giunti vede gli anelli di Saturno avere una età compresa tra 10 e 100 milioni di anni, un battito di ciglia cosmologico. La massa degli anelli è stata calcolata tramite strumenti di radioscienza tanto precisi da riuscire a distinguere la gravità esercitata dagli anelli da quella esercitata dal pianeta. Gli anelli risultano composti al 99% da ghiaccio puro, con il restante 1% dato da impurità di silicio il cui flusso in ingresso è stato determinato in precedenza. Una volta noto il tasso al quale queste particelle arrivano, e finalmente misurata la loro quantità (1% della massa ottenuta) è stato possibile risalire nel tempo all'inizio del tutto, un inizio compreso appunto tra 10 e 100 milioni di anni fa, il tempo necessario a far accumulare la quantità di impurità misurata oggi. 

Secondo Luciano Iess si tratta di uno scenario credibile, causato forse dalla collisione di una cometa con una delle lune di Saturno

Non solo anelli

Le misure di gravità hanno portato anche ad affinare ulteriori informazioni: Saturno ha un raggio di circa 60 mila chilometri e una composizione data essenzialmente da idrogeno ed elio, presentando una rotazione esterna più rapida rispetto a quella interna. Scendendo verso l'interno Saturno inizia a ruotare solidalmente, come un corpo solido quindi, ma non è mai stata nota questa profondità che funziona da discriminante.

L'intero di Saturno come risultante dai modelli. Crediti University of California.
L'intero di Saturno come risultante dai modelli. Crediti University of California.

I modelli ottenuti indicano la probabile presenza di un nucleo solido di elementi pesanti pari a 15-18 masse terrestri, pari quindi al 15% della massa del pianeta intero. 

I dati hanno portato a calcolare, finalmente, anche la durata del giorno su Saturno fissandola in 10 ore, 33 minuti e 38 secondi. Per giungere alla misura sono state studiate le onde create negli anelli del pianeta, dovute alle vibrazioni interne di Saturno stesso. Gli anelli, infatti, agiscono come un sismografo estremamente preciso in risposta alle vibrazioni interne del pianeta. La convezione interna è probabilmente la causa principale delle vibrazioni e le oscillazioni interne creano fluttuazioni di densità interne che si ripercuotono nei campi gravitazionali al di fuori del pianeta. Le particelle degli anelli sentono queste oscillazioni e iniziano a creare onde. Non è un lavoro semplice poiché gran parte delle onde derivano dalla presenza di campi gravitazionali legati alle lune di Saturno, ma alcune sono invece legate al movimento interno del pianeta: è stato necessario un modello molto preciso della struttura interna del pianeta per risalire a un match preciso con le osservazioni. 

La velocità di rotazione ottenuta è leggermente più alta rispetto alle precedenti stime ottenute da Voyager e Cassini stessa.

(Christopher Mankovich et al, "Cassini Ring Seismology as a Probe of Saturn's Interior. I. Rigid Rotation", The Astrophysical Journal - 2019)