JWST E IL KECK COLLABORANO PER TRACCIARE LE NUBI SULLA LUNA DI SATURNO

Uno sguardo attento alle nuvole di Titano

Nelle immagini catturate dalla NirCam di Webb il 4 novembre scorso, nell'emisfero settentrionale di Titano sono evidenti due nuvole, confermate successivamente da un follow-up con l'Osservatorio Keck, alle Hawaii. Di fatto non si può dire con certezza che, a distanza di due giorni, siano le stesse nubi, ma la loro presenza è una conferma dei modelli meteorologici stagionali della più grande luna di Saturno

     05/12/2022
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Immagini di Titano, la più grande luna di Saturno, catturate dallo strumento NirCam del James Webb Space Telescope il 4 novembre 2022. A sinistra: immagine che utilizza F212N, un filtro da 2,12 micron sensibile alla bassa atmosfera di Titano. I punti luminosi sono nuvole prominenti nell’emisfero settentrionale. A destra: immagine composita a colori utilizzando una combinazione di filtri NirCam: blu=F140M (1,40 micron), verde=F150W (1,50 micron), rosso=F200W (1,99 micron), luminosità=F210M (2,09 micron). Sono etichettate diverse importanti caratteristiche della superficie: si pensa che il Kraken Mare sia un mare di metano; Belet è composta da dune di sabbia di colore scuro; Adiri è una brillante caratteristica in termini di albedo. Crediti: Nasa, Esa, Csa, A. Pagan (StScI), Webb Titan Gto Team

Titano è l’unica luna del Sistema solare con una densa atmosfera, nonché l’unico corpo planetario diverso dalla Terra in cui sono presenti fiumi, laghi e mari. A differenza della Terra, tuttavia, il liquido sulla sua superficie non è acqua bensì un composto di idrocarburi, tra cui metano ed etano, e la sua atmosfera è una fitta foschia che oscura la luce visibile che si riflette sulla superficie.

Per anni gli astronomi hanno atteso di puntare sulla più grande luna di Saturno lo sguardo a infrarossi del telescopio spaziale James Webb (Jwst) per studiarne l’atmosfera e vedere attraverso la fitta foschia le caratteristiche del suo albedo superficiale. L’atmosfera di Titano è incredibilmente interessante, non solo per le sue nubi e le tempeste di metano, ma anche per quello che può dirci sul passato e sul futuro della luna, incluso il fatto se ha sempre avuto un’atmosfera oppure no.

Leggendo il blog della Nasa dedicato a Jwst possiamo dire che i primi risultati, sebbene non siano ancora stati pubblicati, sono molto soddisfacenti.

Nell’articolo del blog, Sebastien Rodriguez dell’Universite Paris Cité racconta di essere stato il primo a vedere le nuove immagini catturate dalla Near-Infrared Camera (NirCam) di Webb, nelle quali sono apparse visibili nell’emisfero settentrionale due nuvole. Rilevare nuvole su Titano è entusiasmante perché convalida le previsioni dei modelli sul clima, secondo i quali le nubi si formerebbero nell’emisfero settentrionale durante la sua tarda estate, quando la superficie è riscaldata dal Sole.

Una volta identificate le nubi, è importante scoprire se si muovono o cambiano forma, perché questo potrebbe rivelare informazioni sul flusso dell’aria nell’atmosfera di Titano. Quindi la stessa sera della scoperta gli astronomi hanno contattato i colleghi dell’Osservatorio Keck alle Hawaii – Conor Nixon del Goddard Space Flight Center della Nasa ha scritto a Imke de Pater dell’Università della California, Berkeley, e a Katherine de Kleer del Caltech – per richiedere osservazioni di follow-up per vedere eventuali evoluzioni delle nubi. Purtroppo quella sera c’erano già osservazioni programmate al telescopio, ma de Pater e de Kleer hanno rapidamente messo in coda le osservazioni richieste e, nonostante siano state eseguite due giorni dopo, sono state un successo. «Quando due giorni dopo abbiamo guardato Titano con il Keck, eravamo preoccupati che le nuvole fossero sparite, ma con nostra gioia erano nelle stesse posizioni, anche se sembrava avessero cambiato forma», commenta de Pater.

Evoluzione delle nuvole su Titano nell’arco di 30 ore, tra il 4 e il 6 novembre 2022, viste dalla NirCam di Webb (a sinistra) e dalla Nirc-2 del Keck (a destra). L’emisfero di Titano visto qui sta ruotando da sinistra (alba) a destra (sera), rispetto alla Terra e al Sole. La nuvola A sembra ruotare mentre la nuvola B sembra dissiparsi o muoversi dietro Titano (verso l’emisfero rivolto verso di noi). Le nuvole non durano a lungo su Titano o sulla Terra, quindi quelle viste il 4 novembre potrebbero non essere le stesse viste il 6 novembre. L’immagine NirCam utilizza i seguenti filtri: blu=F140M (1,40 micron), verde=F150W (1,50 micron), rosso=F200W (1,99 micron), luminosità=F210M (2,09 micron). L’immagine Keck Nirc-2 utilizza: Rosso=He1b (2,06 micron), Verde=Kp (2,12 micron), Blu=H2 1-0 (2,13 micron). Crediti: Nasa, Esa, Csa, Wm Keck Observatory, A. Pagan (StScI), Webb Titan Gto Team

Dopo aver ottenuto i dati del Keck, gli autori della scoperta si sono rivolti a esperti di modellazione atmosferica per avere un aiuto nell’interpretazione delle immagini. «È stato davvero emozionante. Sono contento che le stiamo vedendo, dal momento che abbiamo previsto un bel po’ di attività nuvolosa in questa stagione. Non possiamo essere sicuri che le nuvole del 4 e 6 novembre siano le stesse, ma sono una conferma dei modelli meteorologici stagionali», osserva Juan Lora della Yale University, uno degli esperti contattati.

Il team ha anche raccolto spettri con il Near-Infrared Spectrograph (NirSpec) di Webb, che sta dando accesso a molte lunghezze d’onda bloccate dall’atmosfera terrestre ai telescopi terrestri come il Keck. Questi dati, che stanno ancora analizzando, permetteranno di sondare la composizione della parte inferiore dell’atmosfera di Titano e della sua superficie in modi che nemmeno la sonda Cassini ha potuto fare, e di saperne di più su cosa sta causando la caratteristica luminosa vista sopra il polo sud.

Gli astronomi si aspettano ulteriori dati su Titano da NirCam e NirSpec, nonché i primi dati dal Mid-Infrared Instrument (Miri) di Webb a maggio o giugno 2023. I dati Miri riveleranno una parte ancora maggiore dello spettro di Titano, comprese alcune lunghezze d’onda che non sono mai state osservate prima. Questo fornirà informazioni sui gas complessi nell’atmosfera di Titano, nonché indizi cruciali per capire perché Titano è l’unica luna del Sistema solare con un’atmosfera così densa.