RISPONDONO ALLE PERTURBAZIONI GRAVITAZIONALI DEL NUCLEO

Anelli come sismografi svelano il cuore di Saturno

Il nucleo di Saturno non sarebbe la palla solida che gli studiosi avevano ipotizzato, ma una zuppa di ghiaccio, roccia e fluidi metallici. A suggerirlo è uno studio, pubblicato su Nature Astronomy, condotto da Christopher Mankovich e Jim Fuller del Caltech, che attraverso i dati della sonda Cassini hanno analizzato le increspature degli anelli, ottenendo preziose informazioni sull’interno del pianeta

     20/08/2021
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L’illustrazione mostra il nucleo “confuso” di Saturno. Crediti: Caltech/R. Ferita (Ipac)

La missione Cassini-Huygens per lo studio di Saturno e del suo sistema – frutto di una collaborazione tra Nasa, Esa e Asi – è terminata nel 2017 dopo che l’orbiter si è disintegrato tuffandosi nell’atmosfera del gigante gassoso. Le misurazioni gravitazionali e sismiche effettuate da Cassini sono state ora usate da due astronomi del Caltech, Christopher Mankovich e Jim Fuller, per esaminare le oscillazioni del pianeta e il loro riverbero sugli anelli. I risultati sono stati pubblicati questa settimana su Nature Astronomy.

Dai dati acquisiti risulta più probabile che il nucleo di Saturno sia un miscuglio di ghiaccio, roccia e fluidi metallici, e non un solido roccioso come suggerivano alcune teorie precedenti. L’analisi rivela anche che il nucleo “confuso” – fuzzy, così lo hanno definito gli scienziati a causa dell’assenza di una stratificazione ben definita – si estende per circa il 60 per cento del diametro del pianeta, occupando un volume più grande di quanto stimato in precedenza. La massa del nucleo è risultata essere pari a 55 volte quella della Terra, con l’equivalente di 17 masse terrestri composto da roccia e ghiaccio e il resto da un fluido di idrogeno ed elio.

Le oscillazioni di Saturno creano delle onde nei suoi anelli, un po’ come succede per i terremoti terrestri, che fanno “risuonare” il pianeta. L’idea di studiare gli anelli come fossero un sismografo non è nuova. All’inizio degli anni Novanta, la sonda spaziale Voyager 1 rivelò delle particolari increspature sull’anello C di Saturno. Più avanti, nel 2013, un team di scienziati, guidati da Matthew Hedman e Philip Nicholson della Cornell University, indagò la causa all’origine del fenomeno, e grazie ai dati rilevati da Cassini si scoprì che le increspature a spirale sull’anello C erano causate da fluttuazioni del campo gravitazionale generate da oscillazioni di materia all’interno del nucleo del pianeta.

«La superficie del pianeta si muove di circa un metro ogni una o due ore, come un lago che si increspa lentamente. Come un sismografo, gli anelli raccolgono i disturbi gravitazionali e le particelle iniziano a muoversi», dice Mankovich.

Ora i due astronomi hanno usato lo schema delle onde negli anelli per studiare i movimenti del nucleo di Saturno. «Affinché il campo gravitazionale del pianeta oscilli con queste particolari frequenze», spiega Fuller, «l’interno deve essere stabile, e questo è possibile solo se la frazione di ghiaccio e roccia aumenta gradualmente man mano che ci si avvicina al centro del pianeta».

Per la prima volta è stata sondata la struttura di un gigante gassoso attraverso un’analisi sismologica, arrivando alla conclusione che l’interno profondo di Saturno possa essere composto da strati stabili che si sono formati dopo che i materiali più pesanti sono sprofondati al centro del pianeta e hanno smesso di mescolarsi con materiali più leggeri sopra di essi.

Il nucleo non ha quindi una struttura uniforme, ma ci sarebbe una distribuzione graduale di elementi pesanti, che aumentano progressivamente verso il centro. I risultati concorderebbero con le recenti prove fornite da Juno, la sonda della Nasa che è in esplorazione di Giove. I due pianeti potrebbero avere un nucleo “diffuso” molto simile, che ha attratto a sé il gas circostante fin dal principio, cioè da quando stava prendendo forma, confutando la teoria che sostiene si sia formato prima il nucleo roccioso e poi gli involucri di gas.

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