Oltre l'orbita di Giove: la missione Cassini-Huygens

La Cassini-Huygens
4 Luglio 2002

Dopo l'annuncio della scoperta di acqua ghiacciata su Marte, è cresciuta l'attesa anche per altre missioni dedicate all'esplorazioni di altri pianeti. Per esempio la missione Cassini-Huygens, un'impresa congiunta ESA/NASA, è destinata allo studio di Saturno e della sua luna Titano.

Perché ci interessa studiare Titano?

Titano fu scoperto nel 1655 da Huygens, fisico e astronomo olandese che, fra l'altro, fu il primo a mettere in evidenza gli anelli di Saturno. Ed è proprio in suo onore che la sonda dell'ESA si chiama Huygens, come del resto Cassini è il nome dell'astronomo italiano che mise in evidenza la struttura differenziata degli anelli (anello A e anello B).

Titano ha una massa di circa due centesimi di quella terrestre e dimensioni di poco maggiori di quelle di Mercurio. Negli anni 60-70, si credeva che Titano potesse avere un'atmosfera e che sulla sua superficie potessero trovarsi pozze di metano o etano liquido. Ma la Voyager 1, all'inizio degli anni '80, ha messo in evidenza un sistema di nubi impenetrabile alle osservazioni. Da qui l'idea di esplorare questa luna con una missione congiunta, che prevedesse l'impiego di una navicella orbitante intorno a Titano ma anche una sonda, la sonda Huygens costruita dall'ESA, in grado di attraversarne l'atmosfera.

È questo il motivo di interesse per questa luna di Saturno: la sua atmosfera, che ci aspettiamo più densa di quella terrestre e molto ricca di idrocarburi, che sono i "blocchi" per la costruzione degli amminoacidi. Secondo gli scienziati le condizioni ambientali di Titano, almeno dal punto di vista della chimica, non sono così diverse da quelle della Terra primordiale.

La temperatura superficiale dovrebbe aggirarsi sui -180C, mentre la pressione dovrebbe essere circa una volta e mezzo quella terrestre. Potrebbero esistere laghi di etano, in cui si potrebbe trovare disciolto anche del metano.

La Cassini-Huygens è stata lanciata il 15 ottobre del 1997. Dove si trova oggi?

La sonda si trova tra l'orbita di Giove e quella di Saturno. La navicella è passata circa due anni fa a dieci milioni di km da Giove, ricevendone una spinta gravitazionale che l'ha proiettata verso il sistema di Saturno, dove il suo arrivo fra due anni, all'inizio del luglio 2004.

Nel gennaio 2005, dopo tre passaggi ravvicinati di Titano, la Cassini-Huygens si separerà nella navicella orbitante Cassini – la cui responsabilità è della NASA - lasciando cadere la sonda europea Huygens su Titano. Per il tempo del viaggio di trasferimento Huygens è ibernata: con regolarità vengono però effettuati test di funzionamento degli strumenti, che hanno dato buoni risultati.

Secondo le previsioni la Huygens si tufferà nell'atmosfera di Titano dopo 22 giorni di "caduta libera", guidata cioè soltanto dal campo gravitazionale di Titano e Saturno. L'ingresso in atmosfera avverrà a 20 000 km/h: si apriranno poi una serie di paracadute che dovrebbero consentire alla sonda un atterraggio relativamente morbido. Ma quello che interessa di più sono le analisi della chimica atmosferica che la sonda effettuerà durante l'attraversamento dell'atmosfera.

Naturalmente gli scienziati sperano che la sonda possa sopravvivere all'impatto e continuare a mandare dati sino all'esaurimento dell'energia delle batterie.

Nel corso del suo avvicinamento a Saturno, la missione Cassini-Huygens è passata a circa dieci milioni di km da Giove che -dal 1995- è oggetto di studio della missione della NASA Galileo. Questo "incontro" fra missioni non era mai avvenuto prima: che risultati ha dato?

La sonda Galileo e la Cassini-Huygens si sono trovate a osservare da vicino Giove alla fine di dicembre del 2000. La cosa più giusta da dire è che la Cassini-Huygens si è trovata "a passare" di là e ha dato una mano alle osservazioni. Fra l'altro tutto questo non era stato pianificato in anticipo: è stato un caso dovuto ai ritardi nei rispettivi lanci.

Al momento del maggior avvicinamento della Cassini-Huygens a Giove, la sonda si è trovata immersa nel vento solare, mentre la sonda Galileo era all'interno della magnetosfera del pianeta, una specie di guscio magnetico che protegge il pianeta dal vento solare, come del resto accade anche per la Terra.

Era qualitativamente noto che il vento solare influenza la magnetosfera, ma la presenza simultanea delle due sonde ha reso possibile misure quantitative, dunque un'indagine scientifica del fenomeno.

L'incontro con Giove era necessario deviare la sonda Cassini verso l'incontro con Saturno, dopo ben 7 anni di volo interplanetario. È quello che si chiama "effetto fionda" oppure "assist gravitazionale": l'idea di base è di sfruttare i campi gravitazionali per modificare la rotta delle sonde spaziali invece che un'accensione dei motori, risparmiando notevolmente sulla massa del satellite al momento del lancio.

Anche Nettuno ed Urano, per esempio, hanno un sistema di anelli, ma quello di Saturno è il sistema più grande ed esteso. Che cosa ci resta da scoprire?

Agli inizi degli anni '80, le sonde Voyager 1 e 2 hanno dimostrato che la maggior parte degli anelli di Saturno è costituita di ghiaccio d'acqua, frammenti che vanno da pochi micron a decine di metri.

Ma, per esempio, non siamo ancora affatto sicuri dell'origine degli anelli di Saturno. Secondo alcuni scienziati, gli anelli sono recenti e non risalgono alla nascita del pianeta, come si era creduto. Fra le ipotesi più interessanti, la formazione degli anelli a cause della frantumazione di un satellite grande quasi quanto la Luna, proveniente dal sistema solare più esterno, dalla zona dalla quale provengono anche buona parte delle comete. Le misure della missione Cassini-Huygens daranno un contributo anche per chiarire questo mistero.

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