IL VAPOR D’ACQUA FLUISCE DALLA LUNA AL PIANETA

Saturno si abbevera alla fonte di Encelado

La presenza di acqua nella parte alta dell’atmosfera di Saturno è un enigma sul quale gli astronomi si interrogano da 14 anni. Lo ha appena risolto il telescopio spaziale Herschel: il vapore acqueo proviene da Encelado. Unico caso di luna che influenza direttamente la chimica del proprio pianeta.

In questa immagine, ripresa dal satellite Cassini (ESA/NASA/ASI), si vedono almeno quattro pennacchi d'acqua levarsi dall'emisfero sud di Encelado (crediti: NASA/JPL/Space Science Institute)

Se nel Sistema solare c’è una coppia che proprio non ha problemi di comunicazione, è quella formata da Saturno e dalla sua luna Encelado. Già qualche mese fa, qui su Media INAF, avevamo riferito dell’elettrizzante rapporto che li lega. Ma le ultime osservazioni del telescopio spaziale Herschel dell’ESA mostrano che la relazione fra il pianeta con gli anelli e il suo piccolo satellite di ghiaccio va ben oltre lo scambio di semplici particelle: Encelado fornisce infatti a Saturno niente meno che l’acqua. E pure parecchia: 250 kg di vapor d’acqua al secondo. Fluendo sotto forma di pennacchi dal polo sud della luna, le molecole di H2O arrivano ad avvolgere il pianeta in un “toro” – una sorta di ciambellone – il cui raggio è circa 10 volte quello del pianeta stesso.

È un caso unico nell’intero Sistema solare: nessun altro satellite, per quanto se ne sa, ha un’azione diretta sulla composizione chimica del pianeta attorno al quale orbita. Grazie a questa scoperta, gli scienziati hanno potuto mettere la parola fine a un mistero che li tormentava da 14 anni, da quando ISO (Infrared Space Observatory), un altro telescopio spaziale ESA, aveva mostrato la presenza di acqua nella parte alta dell’atmosfera di Saturno, senza però spiegarne l’origine.

A rendere fino a oggi così difficile, nonostante le dimensioni ragguardevoli, rivelare la presenza del toro d’acqua, è stata la sua trasparenza in banda ottica. Ma con l’occhio sensibile alla luce infrarossa di Herschel, e in particolare la sua camera HIFI, questo problema non si pone. E ciò ha permesso al team guidato da Paul Hartogh, del Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, di ricostruire l’intero flusso delle molecole. E di pubblicare i risultati sull’ultimo numero di Astronomy & Astrophysics.

«L’ingresso in atmosfera di rilevanti quantità d’acqua provenienti dallo spazio», sottolinea Hartogh, «è un processo che non ha alcun analogo con quanto avviene sulla Terra. E una peculiarità di Saturno».

Anche se la maggior parte dell’acqua prodotta da Encelado si perde nello spazio, si blocca sugli anelli o precipita, come ancora non si può escludere, su altre lune di Saturno, la piccola frazione che si riversa sul pianeta – circa il 3-5% – è sufficiente a spiegare l’acqua osservata nella sua atmosfera superiore. Non solo: è anche responsabile della produzione di composti dell’ossigeno, come per esempio l’anidride carbonica. Insomma, tutto da un unico fornitore.

«Il risultato ottenuto da Herschel su Encelado», spiega Anna Maria Di Giorgio, ricercatrice all’INAF-IFSI Roma e responsabile italiana per lo strumento HIFI, «è solo una delle conferme delle potenzialità della missione Herschel e, in particolare, dello strumento HIFI, uno spettromentro ad altissima risoluzione operante in un intervallo di lunghezze d’onda non accessibile ai telescopi terrestri. Insieme agli altri due strumenti di bordo, le due camere spettrofotometriche PACS e SPIRE, HIFI sta colmando una ad una molte delle lacune delle nostre conoscenze ancora aperte a causa della mancanza di informazioni osservative. È questo il caso della notizia dell’anello di vapore acqueo attorno ad Encelado, che permette finalmente di spiegare il contenuto di acqua misurato dalle sonde precedenti nella atmosfera di Saturno. Ma anche, ad esempio, quello della scoperta della presenza di molecole organiche nella nebulosa di Orione, che ha fornito nuove prospettive allo studio della chimica associata alla formazione delle stelle, dei pianeti ed, in ultima analisi, alla nascita della vita».

Il contributo italiano allo strumento HIFI di Herschel

Alla costruzione dello strumento HIFI, realizzato da un consorzio di 25 istituti provenienti da 13 paesi, l’Italia ha fornito un contributo fondamentale, producendo sia l’elettronica di bordo, prodotta dalla Carlo Gavazzi Space S.p.A. di Milano, che il software di controllo dello strumento, sviluppato dall’INAF-IFSI di Roma. Un coinvolgimento che continua tutt’ora, con l’IFSI di Roma profondamente impegnato nelle attività di supporto alla fase operativa della missione, contribuendo con i suoi esperti all’analisi e alla risoluzione dei problemi che di volta in volta si presentano sugli strumenti in volo.

Com’è accaduto, per esempio, proprio la scorsa settimana, quando lo strumento HIFI è stato spento a causa del danneggiamento temporaneo delle sue memorie di bordo dovuto all’impatto di un raggio cosmico. Il team di esperti dello strumento, che include Anna Di Giorgio, ha prodotto in tempo reale un’analisi di quanto accaduto a bordo ed una strategia per il recupero delle funzionalità. Risultato: in una settimana è stato possibile riaccendere lo strumento e riportarlo a funzionare a pieno regime. «Un risultato», sottolinea Di Giorgio, «reso possibile proprio grazie alla grande professionalità degli scienziati e degli ingegneri coinvolti nella missione».

Per saperne di più:

Fonte: Media INAF | Scritto da Marco Malaspina