Il volto nuovo del sistema solare: Titano e Marte

La struttura esagonale in corrispondenza del polo sud di Saturno
30 Marzo 2007

INTERVISTA 11-2007. Gian Domenico Cassini e Christiaan Huygens, verso la fine del '600, furono tra i primi astronomi a osservare uno dei pianeti più belli e misteriosi del nostro sistema solare, Saturno. E da qualche anno, una missione spaziale, la Cassini-Huygens sta esplorando gli anelli e i satelliti di Saturno. Che cosa ha scoperto di nuovo la missione Cassini-Huygens?

La Cassini-Huygens è la prima missione progettata per lo studio dettagliato di Saturno, dei suoi anelli, di molte delle sue oltre 50 lune, in particolare grazie ai numerosi passaggi ravvicinati. Di nuovo, com’è normale in questi casi, ci sono tantissime cose: Saturno e il sistema delle sue lune è praticamente sconosciuto nei dettagli. Basti pensare che a oggi non siamo ancora riusciti a determinare in modo univoco la lunghezza del giorno di Saturno, che si aggira intorno alle 10 ore e 47 minuti. E il motivo è semplice: Saturno è un gigante gassoso, quel che vediamo è l’atmosfera, costituita in gran parte di nubi. Non potendo osservare una superficie solida non possiamo neppure fissare un punto sul terreno e aspettare che si ripresenti nelle stesse condizioni dopo una rotazione. Occorre invece utilizzare tecniche diverse. Ma mentre per altri pianeti gassosi, come Giove, Urano, Nettuno, è stato possibile utilizzare una tecnica radio, nel caso di Saturno si sono ottenuti dati contraddittori, con una discrepanza di circa 6 minuti. E, a dimostrazione di quanto nuovo e poco conosciuto sia questo mondo, proprio questi dati contraddittori ci hanno fatto ripensare al ruolo straordinario svolto da una delle sue lune, Encelado, uno dei pochi corpi del sistema solare in cui si ha la certezza che sia presente acqua nello stato di ghiaccio. Su Encelado sono stati rivelati dei geyser che sparano nello spazio vapore d’acqua e frammenti di ghiaccio. Ed è proprio il vapore di acqua che rende complicata l’applicazione della tecnica radio per determinare il giorno di Saturno. Cose apparentemente del tutto slegate fra loro.

Un’altra caratteristica fenomenale è l’identificazione, nei giorni scorsi, si una stranissima struttura atmosferica sopra il polo nordo di Satunro, che appare avere una forma esagonale. Se consideri che si tratta di una struttura gassosa, è chiaro che sono in atto dei fenomeni fisici che occorre approfondire: lo spazio, l’universo sono il regno delle forme sferiche e a spirale, non certamente degli esagoni!

Liquid Lakes on Titan
Laghi liquidi su Titano?

Il 14 gennaio 2005 la sonda Huygens dell’ESA è scesa su Titano, uno dei satelliti di Saturno, identificando molti idrocarburi; andremo a far benzina tra le stelle?

Titano è l’unica luna del sistema solare che abbia un’atmosfera significativa. È interamente coperto da nubi che ne celano la superficie. È interamente coperto da nubi e quando Huygens è atterrato sulla sua superficie ha rivelato un mondo sconosciuto, molto più dinamico e vivo di quanto non ci aspettassimo. Per esempio ha evidenziato canali di scorrimento formati da qualche liquido, rocce arrotondate e ghiacciate. Quando ha toccato la superficie, dagli strati superficiali del terreno riscaldato dall’urto è evaporato gas metano, tanto che oggi pensiamo che su Titano il metano giochi un ruolo simile a quello dell’acqua sulla Terra. D’altra parte, mentre conosciamo bene il ciclo dell’acqua sulla Terra, con le evaporazioni, le condensazioni, le precipitazioni e così via, non abbiamo nessun elemento che ci permetta di capire come funziona il ciclo del metano su quel mondo così ancora ignoto. Per esempio non sappiamo se ci siano piogge regolari oppure diluvi occasionali.

Lo studio di Titano, dopo la discesa di Huygens, prosegue grazie ai sorvoli della sonda Cassini: uno è stato appena compiuto il 26 marzo scorso, a circa 1010 km dalla superficie della luna, un altro passaggio ravvicinato è previsto per il 10 aprile, a circa 990 km di quota. All’inizio del 2007, il radar a bordo di Cassini sembra aver identificato veri e propri laghi di metano liquido, di dimensioni variabili, ma che possono essere estesi fino a 70 kilometri.

Cassini spacecraft on display
La navicella Cassini con la grande antenna dell'ASI

Al progetto Cassini-Huygens partecipa anche l'Italia. Qual ruolo ha avuto ed ha nel progetto il nostro Paese?

La Cassini-Huygens è una missione in cui l’Italia è molto presente. È realizzata infatti in modo congiunto da NASA, ESA e ASI, l’Agenzia Spaziale Italiana, e le industrie italiane hanno collaborato con tutte e tre le agenzie.

In particolare la NASA ha messo ha disposizione la navicella Cassini, che porta a bordo 12 strumenti; l’ESA è responsabile di Huygens, il piccolo robot che si è tuffato nell’atmosfera di Titano; e l’ASI ha commissionato all’industria italiana l’antenna di 4 metri di diametro che Cassini utilizza per le sue comunicazioni con la Terra. Comunicazioni che non sono affatto ovvie, perché provengono da una piccola navicella (ma enorme rispetto alle navicelle lanciate successivamente) che manda segnali da una distanza di oltre un miliardo e mezzo di kilometri. A conti fatti è come se un granello di polvere di circa un terzo di millimetro ci inviasse segnali dalla Luna.

Fra l’altro proprio le telecomunicazioni sono state protagoniste di un’importante conferma sperimentale, ottenuta da ricercatori italiani, della teoria della relatività generale di Einstein. Secondo la teoria di Einstein, infatti, la traiettoria di un segnale radio – della luce in generale - che passa vicino a un corpo dotato di massa viene deviata. Nell’ottobre 2003, la sonda ha scambiato con la Terra dei segnali radio in modo che passassero vicino al disco solare ottenendo la migliore conferma quantitativa di questa previsione che sia mai stata ottenuta, con una precisione circa 50 volte migliore di quanto fatto in passato.

Thickness of Mars' South Polar Layered Deposits
Lo spessore dei ghaicciai al polo sud di Marte

E ora, cosa resta da studiare nel sistema solare? Arrivano belle notizie da Marte mi pare...

Il 15 marzo scorso, l’ESA ha annunciato di aver trovato grandi quantità di acqua intrappolato sotto forma di ghiaccio nella calotta polare sud di Marte. I ghiacciai sprofonderebbero sotto la superficie di Marte per circa 4 kilometri. È stato calcolato che se si sciogliessero Marte sarebbe “invaso” da un mare liquido di ben 11 metri di profondità.

Secondo alcuni scienziati, la sonda dell’ESA Mars Express ha riscritto la storia di Marte. Mars Express ha mostrato come il periodo durante il quale Marte è stato relativamente ricco di acqua e protetto da un’atmosfera sia stato molto breve, pochi milioni di anni. Minerali come la creta sono stati scoperti solo nelle zone più vecchie di Marte. D’altra parte appare anche evidente come ci siano state “eruzioni” di acqua dal sottosuolo, evidentemente riscaldata in corrispondenza di attività vulcaniche.

Al di là dell’acqua su Marte, che fa sempre notizia, del sistema solare resta da studiare moltissimo, a partire dal Sole. Le nuove missioni solari ci mostrano sempre più dettagli delle attività magnetiche della nostra stella, che sono sempre un test formidabile per mettere alla prova quel che abbiamo compreso non solo del Sole, ma delle leggi della natura.

ExoMars rover lands on Red Planet
Il rover della missione ExoMars dell'ESA, progettata per i prossimi anni

Il viaggio della sonda Cassini e' durato dieci anni. Tanto ci vuole per andare dalla Terra a Saturno. Altrettanto ci vorrebbe per tornare. Saturno resta dunque ben al di là della dimensione umana. L'esplorazione spaziale passerà sempre più attraverso le sonde senza esseri umani?

L’esplorazione robotica del sistema solare nel suo complesso, come suggerisci, non è un’opzione: è una necessità. Da una parte per le distanze: gli attuali meccanismi di propulsione permettono alle navicelle robotiche di raggiungere i pianeti più lontani, anche grazie alle tecniche di fionda gravitazionale. I tempi sono incompatibili con la presenza di un equipaggio umano. Anche solo limitandoci a Marte, che pure vogliamo raggiungere con un equipaggio umano intorno al 2030, le tecniche di propulsione di oggi permettono viaggi non più brevi di 6mesi. Ma finestre del genere si presentano ogni 2 anni, per cui considerando anche il ritorno, una missione "express" impiegherebbe tre anni. E nessun astronauta oggi può resistere tre anni in orbita, sia per il pericolo delle radiazioni, sia per la perdita di massa ossea, di tono muscolare, sia per la tenuta psicologica.

L’altro aspetto è che, esplorando l’ignoto, è sempre meglio mandare qualcuno – un robot – in avanscoperta. Tanto più che con la miniaturizzazione delle componenti e con il progredire delle nostre capacità in questo settore, oggi riusciamo a costruire strumenti molto sofisticati, in grado di prendere delle decisioni in modo autonomo, e a costi relativamente bassi.

Nota:

Le interviste

Dal maggio 2000, con cadenza settimanale, RAI NEWS 24 - canale televisivo digitale della RAI dedicato all'aggiornamento in tempo reale - riserva all'ESA uno spazio di approfondimento di 5 minuti: un'intervista su una notizia di attualità legata alle attività nello spazio.

I servizi vengono ritrasmessi ulteriormente su RAI International e RAI 3. Si va dagli approfondimenti sulla Stazione Spaziale Internazionale, alle scoperte scientifiche dei satelliti dedicati all'astronomia, alle applicazioni concrete legate alle osservazioni della Terra dallo spazio.

I giornalisti della Rai, Lorenzo di Las Plassas, Stefano Masi, Marco Dedola si alternano nel discutere con il rappresentante dell'ESA, Stefano Sandrelli, per dare un'idea dell'argomento e per approfondirne un aspetto, in modo che, leggendo di seguito le interviste relative a uno stesso settore se ne abbia uno spaccato sempre più ampio, venendo a conoscenza di cose sempre nuove.

Per ulteriori informazioni, rivolgersi a:Franca.Morgia@esa.int.

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