DA VOYAGER A CASSINI, ALLA SCOPERTA DEL GIGANTE GASSOSO

Saturno e le sue lune: come si cambia in 30 anni

Nel 1977 venivano lanciate le sonde Voyager e per la prima volta si alzava il velo su un nuovo mondo. Ma è grazie alla missione Cassini-Huygens che Saturno ha cambiato volto. Dal 2004 è un susseguirsi di immagini e scoperte. Ne parliamo con Gianrico Filacchione, dell'INAF-IASF di Roma

Era poco più di un puntino nel cielo, Saturno, quando esattamente 30 anni fa le due sonde Voyager della NASA salparono nello spazio in direzione di quello strano pianeta circondato da anelli, come tanti hula-hop roteanti.

Per la prima volta si alzava il velo sul gigante gassoso, sul quale le conoscenze erano più o meno ferma alla scoperta degli anelli da parte di Galileo Galilei e dell’astronomo olandese Christiaan Huygens, della più grande luna Titano e altre quattro da parte dell’astronomo Giovanni Domenico Cassini.

Dal 1977 al 1891, le  sonde Voyager, attualmente le più distanti, al di fuori dal Sistema Solare, scoprirono satelliti più piccoli, dimostrarono la presenza di atmosfera su Titano, gettarono una luce sulla dinamica degli anelli, ma soprattutto spalancarono gli occhi agli astronomi su un mondo ancora tutto da scoprire. Per alcuni anni, Saturno restò di nuovo solo soletto. Poi venne il tempo di una nuova, entusiasmante missione: Cassini-Huygens, in collaborazione tra NASA, ASI e ESA. E dal 2004, anno in cui la sonda è entrata in orbita intorno al pianeta, non ha smesso di regalarci immagini incredibili e scoperte sorprendenti. Il conteggio delle lune di Saturno è arrivato a quota 60, molte delle quali sono state visitate. Ne abbiamo scoperte delle belle: come i laghi di metano liquido su Titano, le fontane di ghiaccio che zampillano su Encelado e, ultimissima notizia, la presenza di ossigeno nell’atmosfera della luna Rhea. Partiamo da qui, per raccontare com’è cambiata l’immagine del sistema di Saturno negli ultimi 30, insieme all’astronomo Gianrico Filacchione dell’INAF -IASF (Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica) di Roma Tor Vergata.

Sulla luna Rhea ci sarebbe ossigeno. Un segno che potrebbe esistere la vita, o esserci stata?

Tutte le lune ghiacciate di Saturno possiedono superfici composte prevalentemente da acqua ghiacciata, quindi non ci dobbiamo stupire della presenza della tenue esosfera di ossigeno attorno a Rhea. L’ossigeno e l’idrogeno, infatti, sono i due costituenti del ghiaccio. Lo spettrometro a plasma di Cassini ha misurato un’abbondanza di circa 50 miliardi di molecole di ossigeno per metro cubo durante tre flyby ravvicinati. Le molecole di ossigeno, rilasciate dal ghiaccio d’acqua superficiale in seguito agli impatti con particelle energetiche intrappolate nel campo magnetico di Saturno, alimentano la tenue esosfera che circonda il satellite. Da queste interazioni si attivano reazioni chimiche complesse dalle quali può avere origine anche materiale organico. Tuttavia, nonostante ci siano gli ingredienti alla base della vita, mancano le condizioni ambientali per permetterne lo sviluppo. Sulla superficie di Rhea, con una temperatura superficiale dell’ordine dei -180°C non è infatti possibile avere acqua allo stato liquido.

Quali sono state le principali rivelazioni della sonda Cassini?

Credo che tra i risultati più sorprendenti ottenuti dagli strumenti a bordo della missione Cassini ci siano: la scoperta dell’anomalia termica (a forma di Pacman) osservata su Mimas; i getti di ghiaccio emessi dalla regione geologicamente attiva del polo sud di Encelado, evidenza della presenza di acqua allo stato liquido al di sotto della crosta superficiale. Inoltre le particelle di ghiaccio e silicati emesse come getti alimentano l’anello E e da qui vengono trasportate sulle superfici delle lune vicine (Mimas, Tethys, Dione, Rhea). E ancora, la scoperta dei processi geologici sulla superficie di Titano, al di sotto di una densa atmosfera composta prevalentemente da idrocarburi si celano laghi e fiumi di etano e metano liquidi nelle regioni polari e vasti campi di dune, modellate dai venti, nelle regioni equatoriali. Ad oggi Titano è l’unico oggetto del sistema solare, oltre alla Terra, ad avere materiale allo stato liquido sulla superficie.
Altre importanti rivelazioni: la superficie porosa di Hyperion ricca di ghiaccio di anidride carbonica e composti organici; la catena montuosa di circa 20 km di altezza che si estende lungo tutto l’equatore di Iapetus e che rende il satellite simile ad un “guscio di noce”; inoltre il satellite possiede un emisfero ricoperto di materiale organico scuro (proveniente da Phoebe) e l’altro di ghiaccio d’acqua puro; Phoebe, con una superficie assai scura e ricca di composti organici è un satellite “alieno”, probabilmente un oggetto catturato dal campo gravitazionale di Saturno.
Gran parte di queste scoperte sono state compiute anche grazie agli strumenti italiani (VIMS-V, Cassini Radar, Radioscienza) a bordo della missione Cassini.

C’è ancora qualcosa che non sappiamo di Saturno? Quali altre rivelazioni possiamo aspettarci per il futuro?

Difficile fare previsioni. Nei prossimi anni seguiremo l’evoluzione stagionale dell’intero sistema che passerà dall’equinozio al solstizio. In queste fasi non è escluso che potremmo seguire in diretta l’inizio di nuovi fenomeni stagionali dovuti al progressivo riscaldamento degli emisferi settentrionali e raffreddamento di quelli meridionali.

Quanto è cambiata, in 30 anni, la nostra immagine di questo sistema planetario?

Le nostre conoscenze del sistema di Saturno si sono ampliate enormemente, basta guardare alla quantità e qualità di pubblicazioni che si sono avute grazie a Cassini negli ultimi anni. Le missioni Voyager furono gli apripista per l’esplorazione del sistema solare esterno ed alzarono appena il velo su Saturno ed i suoi satelliti. Le due sonde Voyager infatti furono in grado di compiere osservazioni per un periodo di tempo assai ridotto essendo state programmate per veloci fly-by del pianeta. Per questo motivo ottennero dati limitati in risoluzione spaziale e temporale delle lune ghiacciate. Queste limitazioni sono state abbondantemente oltrepassate dalla missione Cassini che, nel corso dei 6 anni fin qui trascorsi attorno Saturno e grazie all’insieme di avanzati strumenti scientifici di osservazione, ci ha fornito un quadro globale e completo del pianeta, del suo sistema di anelli, delle lune principali e minori, del campo magnetosferico.

Ci sarà un dopo Cassini?

Al momento non sono state prese decisioni circa l’esplorazione futura del sistema di Saturno e del sistema solare esterno in generale. Oltre agli alti costi per la realizzazione di queste missioni, al momento una delle principali limitazioni è la penuria di Plutonio238 necessario per alimentare i generatori a radioisotopi: oltre l’orbita di Giove, infatti, i normali pannelli solari perdono efficienza e non sono utilizzabili per produrre energia. Ma per altri 6 anni, fino al 2017, la sonda Cassini continuerà la propria missione nel sistema di Saturno.