È risaputo che la piccola luna ghiacciata di Saturno, Encelado, interagisce con il campo magnetico del pianeta, generando bellissime aurore nella parte alta della sua atmosfera e onde elettromagnetiche che viaggiano lungo connessioni invisibili. Durante la sua missione, durata 13 anni, la sonda Cassini-Huygens ha attraversato ripetutamente queste linee di campo magnetico collegate a Encelado, registrando un’enormità di dati.
Uno studio condotto da un team internazionale di ricercatori ha utilizzato questi dati per analizzare come l’energia e le particelle si muovono tra la luna e Saturno, rivelando una struttura reticolare di onde riflesse che fluiscono dietro la luna nel piano equatoriale di Saturno, raggiungendo anche latitudini molto elevate, a nord e a sud. L’analisi dei dati raccolti dai quattro strumenti a bordo di Cassini nel corso della missione dimostra il ruolo cruciale della luna nella circolazione dell’energia e della quantità di moto nell’ambiente spaziale del pianeta.
Animazione dell’interazione elettrodinamica tra Encelado e Saturno. L’ala di Alfvén principale è mostrata in blu, mentre le ali di Alfvén riflesse sono in magenta. La freccia indica la direzione di corotazione del toro di plasma di Encelado, visibile attorno a Saturno, in trasparenza. Si vede anche uno sbuffo dei geyser nell’emisfero meridionale di Encelado, che alimenta il toro. Le dimensioni relative di Saturno ed Encelado non sono in scala. Crediti: Fabrice Etifier – École Polytechnique
Attraverso fratture nella superficie ghiacciata dell’emisfero meridionale di Encelado, fuoriescono getti di vapore acqueo e polvere. Le molecole d’acqua e le particelle provenienti da questi geyser, quando sono esposte alla radiazione, si ionizzano, generando un plasma elettricamente carico – distribuito in una struttura toroidale (a ciambella) che circonda Saturno lungo l’orbita di Encelado – che interagisce con il campo magnetico del pianeta mentre scorre oltre la luna.
«Encelado, la piccola luna ghiacciata di Saturno, è famosa per i suoi geyser d’acqua, ma il suo reale impatto e la sua interazione con il pianeta gigante sono rimasti in parte sconosciuti. Questo risultato di Cassini trasforma la nostra visione del ruolo della luna nel sistema saturniano», dice Lina Hadid del Laboratoire de Physique des Plasmas (Lpp) in Francia, che ha guidato il lavoro.
Lo studio, pubblicato su Journal of Geophysical Research: Space Physics, mostra come le strutture ondulatorie, note come “ali di Alfvén”, si propagano come vibrazioni lungo le linee del campo magnetico che collegano Encelado al polo di Saturno. L’ala di Alfvén principale viene riflessa avanti e indietro, sia dalla ionosfera di Saturno sia dal toro di plasma che circonda l’orbita di Encelado, dando origine a un sistema complesso e strutturato. Utilizzando più strumenti, i ricercatori hanno potuto dimostrare che l’influenza di Encelado si estende per una distanza record di oltre 504mila chilometri – più di 2mila volte il raggio della luna.
«È la prima volta che si osserva una portata elettromagnetica così estesa di Encelado, a dimostrazione del fatto che questa piccola luna agisce come un gigantesco generatore di onde di Alfvén su scala planetaria», spiega Thomas Chust dell’Lpp, coautore dello studio. «Questo lavoro apre la strada a futuri studi di altri sistemi, come le lune ghiacciate di Giove o gli esopianeti, mostrando che una piccola luna con un’atmosfera elettricamente conduttiva può influenzare il proprio pianeta ospite su distanze vastissime, dell’ordine di grandezza del pianeta gigante stesso».
Getti di vapore acqueo e polvere fuoriescono attraverso fratture nella superficie ghiacciata dell’emisfero meridionale di Encelado. Le molecole d’acqua e le particelle provenienti da questi geyser si ionizzano quando sono esposte alla radiazione, creando un plasma elettricamente carico che interagisce con il campo magnetico di Saturno mentre scorre oltre Encelado. Crediti: Nasa/Jpl/Space Science Institute
Oltre alle strutture su larga scala, il team ha trovato prove che la turbolenza scompone le onde in filamenti all’interno dell’ala di Alfvén principale. Questa struttura su piccola scala aiuta le onde a “rimbalzare” sul toro di plasma di Encelado e a raggiungere le alte latitudini nella ionosfera di Saturno, dove si formano caratteristiche aurorali associate alla luna.
«Questi risultati evidenziano l’importanza, per le future missioni verso Encelado – come l’orbiter e il lander Esa previsti negli anni 2040 –, di dotarsi di strumenti in grado di studiare queste interazioni elettromagnetiche in modo ancora più dettagliato», conclude Hadid.
Per saperne di più:
- Leggi su Journal of Geophysical Research: Space Physics l’articolo “Evidence of an extended Alfvén wing system at Enceladus: Cassini’s multi‐instrument observations” di L. Z. Hadid, T. Chust, J.-E. Wahlund, M. W. Morooka, E. Roussos, O. Witasse, J. Rabia, D. Pisa, K. Kim, N. J. T. Edberg, A. M. Rymer, L. Lamy, S. Kotsiaros, S. Aizawa, A. Jeandet, R. Modolo, N. André, P. Canu, C. F. Bowers, X. Jia, A. J. Coates, G. H. Jones, A. Parsec-Wallis, O. Agiwal, M. K. G. Holmberg, Q. Nénon, H. Cao, W. S. Kurth e M. K. Dougherty