Gli anelli sono molto più giovani di Saturno

Università La Sapienza: «Si formarono “solo” 100 milioni di anni fa, quando sulla Terra moriva l’ultimo dinosauro»
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Secondo lo studio “Measurement and implications of Saturn’s gravity field and ring mass” pubblicato su Science da un team di ricercatori italiani, statunitensi e israeliani guidati da Luciano Iess del Dipartimento di ingegneria meccanica e aerospaziale dell’università La Sapienza di Roma, «Misure della gravità di Saturno e della massa dei suoi anelli, effettuate con la sonda Cassini prima della sua disintegrazione nell’atmosfera del pianeta, hanno rivelato che i venti del gigante gassoso si estendono ad una profondità di 9000 km e che gli anelli si sono formati al più 100 milioni di anni fa».

I ricercatori italiani spiegano che «Gli anelli sono la caratteristica più iconica di Saturno, ma la misura della loro massa effettuata dai ricercatori di Sapienza mostra che la loro origine è assai più recente del pianeta. Infatti, Saturno si è formato assieme al sistema solare in tempi molto più remoti, circa 4,5 miliardi di anni fa, mentre gli anelli potrebbero risalire all’epoca in cui gli ultimi dinosauri abitavano la Terra».

I risultati della ricerca sono stati ottenuti grazie alle misure effettuate con la sonda Cassini della Nasa nella fase finale della missione, durante sei spettacolari passaggi ravvicinati del pianeta, tra l’atmosfera e gli anelli. La missione Cassini è terminata il 15 settembre 2017, utilizzando il propellente residuo per una manovra che ha fatto precipitare la sonda nell’atmosfera di Saturno, in modo da proteggere le lune del pianeta da possibili contaminazioni.

Alla Sapienza spiegano ancora: «Misure di velocità della sonda, con precisione di pochi centesimi di millimetro al secondo, effettuate attraverso il collegamento radio con antenne di terra della Nasa e dell’Agenzia Spaziale Europea, hanno permesso di determinare separatamente la massa degli anelli e la gravità del pianeta. Ma qual è la relazione tra la massa e l’età degli anelli? Misure effettuate in precedenza da altri strumenti di Cassini avevano mostrato che gli anelli sono composti al 99% da ghiaccio, e da impurità pari all’1% della massa totale. La sonda Cassini aveva anche determinato il flusso di particelle contaminanti (microscopici granelli di silicati) presenti attorno a Saturno. Misurando la massa degli anelli è stato quindi possibile risalire alla quantità di impurità accumulate e quindi determinare il tempo necessario perché si depositassero: da 10 a 100 milioni di anni».

Iess evidenzia che «La massa degli anelli era l’ultimo elemento del puzzle. Una massa piccola, come quella che abbiamo misurato attraverso il sistema di telemisure di Cassini, indica una giovane età. C’erano già indizi che gli anelli non si fossero formati assieme a Saturno, ma ora ne abbiamo una prova molto convincente, che è stato possibile ottenere solo nella fase finale della missione».

Dallo studio emerge che «Gli anelli potrebbero essersi formati per la disintegrazione di una luna di Saturno, ad esempio in conseguenza di un impatto con una cometa. Le stesse misure di gravità, ottenute dai passaggi ravvicinati di Cassini, hanno permesso di risolvere altri problemi aperti, relativi alla struttura interna del pianeta. Saturno è un gigante gassoso con un raggio di circa 60.000 km (circa 10 volte quello terrestre), composto in gran parte da idrogeno ed elio, come il Sole e Giove. Era noto da tempo che gli strati più esterni dell’atmosfera di Saturno ruotano più velocemente di quelli interni, ma di quanto non era noto. Non era nemmeno noto a che profondità il pianeta comincia a ruotare come un corpo solido».

Un altro autore dello studio Daniele Durante, anche lui della Sapienza, evidenzia: «Ci aspettavamo che Saturno si comportasse come il fratello maggiore, Giove ma quando abbiamo confrontato i risultati che avevamo ottenuto per Giove lo scorso anno con quelli pubblicati ora, la differenza è stata sorprendente. Saturno inizia a ruotare uniformemente a circa 9000-10000 km di profondità, corrispondenti a circa il 15% del raggio del pianeta. Invece, su Giove solo gli strati più superficiali, corrispondenti al 3% del pianeta, ruotano più velocemente dall’interno. La grande profondità della rotazione differenziale può spiegare come mai sia stato sinora impossibile determinare il periodo di rotazione di Saturno».

Lo studio fornisce la risposta ance a un’altra importante domanda: quanto è grande il nucleo di Saturno? Il team di ricerca dice che «Modelli matematici della struttura interna, sviluppati presso l’università della California a Berkeley, indicano che le misure di gravità sono compatibili con un nucleo formato da elementi pesanti (ossia diversi da idrogeno ed elio) pari a circa 15-18 masse terrestri, ossia il 15% del pianeta. Questa stima potrà fornire importanti informazioni sulla formazione di Saturno e delle sue lune».

La ricerca è stata finanziata in parte dall’Agenzia spaziale italiana (Asi) e Barbara Negri, responsabile Asi dell’Unità esplorazione dell’Universo, conclude: «L’analisi dei dati scientifici raccolti dalla sonda Cassini sta contribuendo in maniera fondamentale ad aumentare la conoscenza del pianeta Saturno. Con quest’ultima importante scoperta, l’Italia consolida la propria leadership scientifica nel campo dell’esplorazione del Sistema Solare, grazie anche all’importante contributo di Sapienza»