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Vortici e aurore pulsanti su Saturno

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A caccia di aurore! … sì, ma su Saturno

Enormi e spettacolari aurore planetarie rilevate sul pianeta Saturno e alimentate da un meccanismo atmosferico sconosciuto.

È quanto rivela uno studio della University of Leicester, pubblicato recentemente sul Geophysical Research Letters.

Generalmente le aurore vengono formate da potenti correnti che fluiscono nella magnetosfera. Queste correnti possono essere supportate dall’interazione con le particelle cariche provenienti dal Sole (come sulla Terra) o da materiale vulcanico eruttato da un satellite in orbita intorno al suo pianeta (come per Giove).

 

Ma questa ultima scoperta potrebbe cambiare quanto già si conosceva sulle aurore planetarie e, allo stesso tempo, rispondere ai misteri sollevati nel 2004 dalla sonda Cassini della NASA: perché non siamo in grado di misurare la durata di un giorno su Saturno?

Leggi anche: L’ultimo saluto a Cassini di Coelum Astronomia

Esempio di vortici all’interno dell’alta atmosfera di Saturno che spingono la ionosfera a muoversi. Questo sistema ruota attorno al polo del pianeta, guidando le correnti, che poi si estendono nella magnetosfera circostante, producendo l’aurora luminosa e i cambiamenti del campo magnetico osservati da Cassini. Credit: This animation generated by James O’Donoghue at JAXA and Tom Stallard at the University of Leicester.

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(credits: NASA/JPL-Caltech/SSI/Cassini Huygens imagery)

Imprevedibili moti di rotazione

Durante il suo primo viaggio, Cassini tentò di misurare la velocità di rotazione del pianeta tramite gli “impulsi” di emissioni radio emessi dall’atmosfera. Allora si scoprì che la velocità sembrava essere cambiata nel corso di due decenni, ovvero da quando Voyager2 nel lontano 1981 aveva sorvolato il pianeta gassoso.

Nahid Chowdhury, dottorando presso la University of Leicester e membro del Planetary Science Group della School of Physics and Astronomy afferma: «La velocità di rotazione interna di Saturno deve essere costante, ma numerose ricerche portate avanti negli anni hanno rilevato che numerose proprietà periodiche del pianeta tendono a cambiare nel tempo. La nostra comprensione della fisica di questi pianeti ci dice che la vera velocità di rotazione non può cambiare così rapidamente: qualcosa di unico e sconosciuto sta accadendo all’interno di Saturno».

 

La ricerca degli scienziati di Leicester rappresenta la prima ed indiscussa rilevazione del driver alla base del moto di rotazione del pianeta ad anelli, fornendo spiegazioni alle forze che si nascondono dietro alle aurore planetarie.

Sembra che le aurore di Saturno vengano alimentate da dei vortici posti ai poli del pianeta, responsabili anche della velocità di rotazione variabile nel tempo.

I ricercatori ritengono che il sistema sia guidato dall’energia della termosfera, con venti presenti nella ionosfera che si muovono tra 0,3 e 3,0 km/s.

Figura semplificata che mostra la direzione dei venti all’interno degli strati dell’atmosfera di Saturno. Credit: Nahid Chowdhury/University of Leicester

Il dott. Tom Stallard, professore associato di astronomia planetaria presso la University of Leicester, aggiunge: «Abbiamo osservato come le aurore planetarie pulsino e oscillino all’interno del campo magnetico, espandendosi nello spazio ed evidenziando una velocità di rotazione apparentemente mutevole. Per diversi anni si è speculato sul fatto che la luna vulcanica Encelado, o le interazioni con la densa atmosfera della luna Titano, potessero essere la causa scatenante dei vortici; ma ora gli studi si stanno concentrando solo su quante accade nell’atmosfera superiore di Saturno».

Simili scelte d’indagine hanno permesso finalmente di eliminare molta della confusione che si aveva rispetto alle variazioni sul moto di rotazione del pianeta.

 

Gli scienziati hanno misurato le emissioni ad infrarossi d’alta quota utilizzando l’Osservatorio Keck alle Hawaii e hanno incominciato a mappare i flussi variabili della ionosfera dal 2017.

In questo modo l’University of Leicester si è aperta allo studio del Sistema Solare e si prefigge di andare ancora oltre, sperando di svelare i segreti di oggetti celesti ancora più lontani.

Fonti:

Geophysical Research Letters (Dicember 2021): “Saturn’s Weather-Driven Aurorae Modulate Oscillations in the Magnetic Field and Radio Emission” by M. N. Chowdhury, T. S. Stallard, K. H. Baines, G. Provan, H. Melin, G. J. Hunt, L. Moore, J. O’Donoghue, E. M. Thomas, R. Wang, S. Miller, S. V. Badman.

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