CINQUE STUDI PUBBLICATI SU SCIENCE

Un esercito di ricercatori per studiare Plutone

Dalla geologia all'atmosfera, passando per le 5 lune del sistema. Facciamo il punto sulla missione New Horizons che ha studiato Plutone lo scorso luglio 2015. Il pianeta nano è geologicamente attivo, o almeno lo è stato fino a "qualche" milione di anni fa

Crediti: G.R. Gladstone et al. / Science (2016)

Questa immagine si riferisce ad un articolo apparso sul numero del 18 marzo 2016 di Science, “The atmosphere of Pluto as observed by New Horizons”. L’immagine è stata realizzata dallo strumento MVIC: vediamo circa 20 strati di foschia sopra a Plutone. Gli strati di solito si estendono orizzontalmente per centinaia di chilometri, ma non sono esattamente orizzontali. Le frecce bianche a sinistra indicano un livello di circa 5 km sopra la superficie. Crediti: G.R. Gladstone et al. / Science (2016)

I dati inviati dalla sonda della NASA New Horizons sono talmente tanti che per analizzarli tutti ci vorranno ancora mesi (per non dire anni). Come ricorderete, lo scorso 14 luglio (vedi Media INAF) la sonda ha effettuato il tanto atteso flyby (passaggio ravvicinato) di Plutone. Tante immagini da analizzare, tanti dati da scaricare e tanti studi scientifici da scrivere. Un folto gruppo di scienziati, infatti, è protagonista di ben cinque articoli pubblicati oggi sulla prestigiosa rivista Science. I ricercatori, provenienti da tutto il mondo, si sono occupati dell’atmosfera di Plutone, della sua superficie e delle sue caratteristiche geologiche, ma anche del sistema delle cinque Lune e dell’interazione con lo spazio circostante, con il vento solare, con le particelle energetiche e la polvere.

La copertina dell'ultimo numero di Science

La copertina dell’ultimo numero di Science

I preziosi scatti (realizzati in sole due ore) che ritraggono il pianeta nano ci mostrano vedute magnifiche delle piane, delle sue montagne ghiacciate, delle foschie superficiali, dei flussi di azoto ghiacciato e dei paesaggi diversificati. Molte le similitudini con la vicina luna Caronte (la più grande del suo sistema di satelliti naturali), tanto che proprio questa luna potrebbe essere scambiata anch’essa per un pianeta nano (le altre lune, infatti, sembrano poco più che dei grandi e irregolari massi). Ma tante anche le differenze.

Nel primo studio di questo interessante pacchetto è Jeffrey Moore a guidare il team di ricerca. Il paper si intitola “The geology of Pluto and Charon through the eyes of New Horizons”, e i ricercatori si sono occupati delle prime descrizioni della vasta gamma di caratteristiche geologiche su Plutone e Caronte. Hanno riferito degli eventi tettonici, del flusso glaciale e del trasporto di grandi blocchi di ghiaccio attraverso i canali, così come di vasti accumuli tipo piccole montagne, forse di origine criovulcanica. I dati sulla variabilità di terreno suggeriscono che la superficie del pianeta nano è stata spesso “ristrutturata” da processi come l’erosione e ciò sta a indicare che il pianeta è decisamente ancora attivo. Si tratta di processi geomorfologici attivi almeno nelle ultime centinaia di milioni di anni.

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Caronte e Plutone a confronto

Lo stesso non possiamo dire di Caronte, che con Plutone sembra quasi formare un sistema binario. La luna scoperta nel 1978 non sembra essere altrettanto attiva: il satellite presenta un aspro e accidentato emisfero Nord e un emisfero Sud piuttosto liscio, e nella sua totalità è “segnato” da numerosi crateri di diverse profondità e da depressioni piuttosto evidenti ma di antica formazione.

A differenza di Plutone, che invece presenta formazioni anche relativamente più “recenti”. Tra le formazioni geologiche più evidenti e famose troviamo Sputnik Planum, un piano ghiacciato del diametro di circa venti chilometri e con un’età di soli 100 milioni di anni. Proprio per questa e per tante altre caratteristiche, gli esperti ipotizzano che il pianeta nano sia ancora in pieno sviluppo geologico. Plutone presenta anche terreni con crateri più antichi (fino a circa 4 miliardi di anni) che però sono stati nel corso del tempo erosi e livellati da diversi fenomeni geologici.

Il secondo studio si intitola “Surface compositions across Pluto and Charon” ed è firmato da Will Grundy. Il team di ricercatori ha analizzato i colori e le composizioni chimiche delle superfici ghiacciate di Plutone e Caronte. I cosiddetti ghiacci volatili, quindi di acqua e azoto solido, che dominano la superficie di Plutone sono distribuiti in modo complesso, riportano gli autori del paper, a seguito di processi geomorfologici che agiscono sulla superficie su diverse scale temporali, sia stagionali che geologiche.

Enhanced color view of Pluto’s surface diversity.This mosaic was created by merging Multispectral Visible Imaging Camera color imagery (650 m per pixel) with Long Range Reconnaissance Imager panchromatic imagery (230 m per pixel). At lower right, ancient, heavily cratered terrain is coated with dark, reddish tholins. At upper right, volatile ices filling the informally named Sputnik Planum have modified the surface, creating a chaos-like array of blocky mountains. Volatile ice occupies a few nearby deep craters, and in some areas the volatile ice is pocked with arrays of small sublimation pits. At left, and across the bottom of the scene, gray-white CH4 ice deposits modify tectonic ridges, the rims of craters, and north-facing slopes.

Vista a colori della superficie di Plutone. Il mosaico è stato creato unendo le immagini Multispectral Visible Imaging Camera (650 m per pixel) con quelle del Long Range Reconnaissance Imager (230 m per pixel). In basso a destra si trova una zona densa di crateri (in rossastro). In alto a destra vediamo i ghiacci volatili che riempiono lo Sputnik Planum

Gli esperti hanno poi notato diffusi accumuli di molecole bruno-rossastre chiamate tholins in alcune parti di Plutone. Si tratta di particelle molto piccole simili a fuliggine che si formano nell’alta atmosfera.

È poi G. Randall Gladstone a firmare il terzo studio “The atmosphere of Pluto as observed by New Horizons”,  in cui i ricercatori affrontano il tema dell’atmosfera del pianeta nano (ex nono pianeta del Sistema solare). Per diversi decenni le osservazioni realizzate con i telescopi hanno dimostrato che Plutone ha un’atmosfera complessa e spessa con tracce di idrocarburi e che genera una pressione al suolo pari a 10 microbar (milionesimi di atmosfere). Molto restava ancora da scoprire e solo con una missione nell’orbita del pianeta si poteva venire a capo dei numerosi misteri. Lo strumento Multispectral Visible Imaging Camera (MVIC) ha potuto rivelare dettagli unici della foschia che rende unica l’atmosfera ricca di azoto di Plutone. Nelle immagini scattate e pubblicate online nel corso degli ultimi mesi si vedono una dozzina di sottili strati di foschia che si estendono dalla prossimità del suolo fino a 100 chilometri sopra la superficie.

Proprio dell’atmosfera di Plutone abbiamo parlato con Gladstone: «Tra i risultati più importanti sicuramente quello di aver misurato la fredda temperatura dell’atmosfera di Plutone: dalla superficie fino a circa 50 chilometri di altitudine è relativamente costante, ma in quota è circa 40°K più fredda del previsto. Esattamente quale molecola sia la responsabile di questo raffreddamento è attualmente un mistero, anche se puntiamo il dito sull’HCN (acido cianidrico)». Per quanto riguarda l’atmosfera di Caronte, Gladstone ha specificato che «non vi è stato trovato alcun tipo di atmosfera. Questo ci ha sorpresi, dato che Caronte è decisamente massiccio (metà del diametro di Plutone): il fatto che non presenti un’atmosfera è davvero una grande differenza fra i due corpi. Neanche le lune più piccole sembrano possedere questo “strato protettivo”».

 Crediti: NASA

Le lune di Plutone sono mostrate in base alla loro distanza orbitale (da destra a sinistra). Notte e Idra hanno dimensioni simili (diametro sferico circa 40 km). Stige e Cerbero hanno un diametro sferico di circa 10 km. Pensate che Caronte ha un diametro sferico di 1210 km. Crediti: NASA

Nel quarto studio (“The small satellites of Pluto as observed by New Horizons”)Harold Weaver e i suoi ricercatori hanno esaminato le restanti quattro lune del sistema plutoniano, cioè Stige, Notte, Cerbero e Idra. Si tratta di satelliti dalla forma bizzarra, irregolare e dalle dimensioni di certo non paragonabili a quelle della più grande Caronte. Le quattro “lune nane” ruotano molto velocemente sul loro asse e hanno delle superfici altamente riflettenti. Ai violenti processi collisionali dobbiamo la loro forma “abbozzata”, anche se gli esperti affermano che queste collisioni con altri oggetti vanno fatte risalire alle prime diverse centinaia di milioni di anni dopo la formazione del sistema.

Crediti: H.A. Weaver et al. / Science (2016)

Nell’immagine vediamo che i protoni e gli elettroni provenienti dal Sole vengono rallentati e deviati attorno a Plutone a causa della ionizzazione dell’atmosfera del pianeta e delle correnti elettriche indotte nella sua ionosfera. Crediti: H.A. Weaver et al. / Science (2016)

Infine l’ultimo e quinto paper, firmato da Fran Bagenal, parla di come Plutone interagisce con l’ambiente circostante e con i venti solari. Tra gli obiettivi scientifici della missione New Horizons c’è anche quello du quantificare la velocità con cui i gas atmosferici “fuggono” da Plutone interagendo con l’ambiente circostante. I due strumenti che misurano le particelle cariche del vento solare sono il Solar Wind Around Pluto (SWAP) e il Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation (PEPSSI). Il Venetia Burney Student Dust Counter (SDC) conta invece i grani di polvere di dimensioni micrometriche che colpiscono i rivelatori montati sulla navicella. Durante il flyby questi strumenti hanno avuto un ruolo chiave: hanno una relativamente bassa interazione con il vento solare, grazie alla protezione offerta dall’atmosfera.

Tutti questi risultati aprono la strada a uno studio sempre più dettagliato dei processi di evoluzione di Plutone. Gladstone ha concluso: «I dati di New Horizons stanno sicuramente rivoluzionato la nostra comprensione dell’atmosfera di Plutone, è come avere una fotografia molto dettagliata. Quella fotografia sarà anche utile per tornare a esaminare osservazioni del passato fatte dalla Terra».

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Per saperne di più:

Fonte: Media INAF | Scritto da Eleonora Ferroni