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Una luna perduta potrebbe finalmente risolvere lo strano mistero di Saturno e dei suoi anelli: ScienceAlert

Di tutti gli anelli del sistema solare, Saturno è probabilmente il più spettacolare.

In contrasto con i sottili cerchi di polvere e roccia che orbitano attorno a Giove, Urano, Nettuno e persino un pianeta nano nella fascia di Kuiper chiamato Haumea, il pianeta di Saturno è Saturno due toni Il sistema ad anello è una cosa meravigliosamente ampia. Punteggiato con minuscole lune formando i suoi bordi, è una struttura complessa con ciascuno dei suoi sette anelli muoversi a velocità diverse.

È interessante notare che il disco per cui Saturno è famoso sembra essere spaventosamente giovane. Le prove suggeriscono che il sistema ad anello ha solo 100 milioni di anni, dare o avere (e ulteriori prove suggeriscono che scompariranno in meno di 100 milioni di anni).

Perché gli anelli siano apparsi così tanto tempo dopo la formazione del resto del sistema solare è difficile da spiegare, portando alcuni scienziati a chiedersi se l’interpretazione di questa prova sia corretta.

Come sottoprodotto dell’indagine su alcune delle altre peculiarità di Saturno, un team ha ora trovato una risposta plausibile. Se gli anelli di Saturno sono costituiti da una luna polverizzata, ciò potrebbe spiegare non solo la recente acquisizione di dischi polverosi, ma anche altre due strane caratteristiche del pianeta ad anello: la sua inclinazione assiale e la strana orbita in rapida espansione della sua luna più grande, Titano.

Ogni pianeta del sistema solare ha un’inclinazione assiale, che è l’angolo tra l’asse di rotazione e il piano dell’orbita. Ognuno sembra essere anche diverso. Saturno arriva a 26,7 gradi, che è simile all’inclinazione di Terra, Marte e Nettuno. Tuttavia, l’inclinazione del gigante gassoso sta diventando più estrema, cosa che gli scienziati attribuiscono all’emigrazione di Titano.

Secondo studi precedenti, una catena di interazioni gravitazionali da Saturno a Titano a Nettuno ha avuto un impatto significativo sull’inclinazione del mondo ad anello. La velocità con cui Saturno oscilla attorno al suo asse di rotazione (precessione rotazionale) è molto vicina alla velocità con cui l’intera orbita di Nettuno oscilla (precessione orbitale), un fenomeno noto come risonanza che suggerisce una relazione.

Questa ricerca precedente ha scoperto che, contrariamente a studi precedenti, questi trampolini gravitazionali si sono collegati relativamente di recente, poiché Titano sta migrando lontano da Saturno troppo rapidamente per essersi formato nel primo sistema solare.

Tuttavia, il nuovo lavoro di un team guidato dall’astronomo Jack Wisdom del Massachusetts Institute of Technology ha trovato qualcosa di strano. Hanno usato i dati gravitazionali della sonda Cassini della NASA e un modello della struttura interna del pianeta per vedere se Saturno è ancora in risonanza con Nettuno. La risposta? Non proprio.

Era strano, quindi hanno scavato più a fondo per scoprire perché. Se l’orbita di Titano inizialmente si fosse spostata verso l’esterno come previsto, ma poi fosse cambiata inaspettatamente, ciò avrebbe potuto trascinare Saturno dentro e fuori dalla risonanza, provocando l’attuale fuori risonanza con Nettuno.

Il prossimo passo sarebbe capire cosa potrebbe aver cambiato l’orbita di Titano in modo così drammatico. Bene, c’è qualcosa che sappiamo che Saturno ha un sacco di cose: le lune.

Attualmente ha il maggior numero conosciuto di lune nel Sistema Solare, con 82 lune (comprese alcune da confermare). Se Saturno avesse avuto un satellite aggiuntivo che si fosse destabilizzato, avrebbe potuto alterare la precessione del pianeta e aiutarlo a sfuggire alla sua risonanza con Nettuno.

Il team ha eseguito centinaia di simulazioni, ognuna con condizioni iniziali leggermente diverse del sistema di Saturno, inclusa questa ipotetica luna chiamata Chrysalis. E hanno scoperto che questo scenario spiegava tutto bene: l’inclinazione assiale, l’orbita di Titano e persino gli anelli del bambino di Saturno.

In particolare, lo scenario suggerisce che la presenza di Crisalide potrebbe far inclinare Saturno più di quanto vediamo attualmente, circa 36 gradi, attraverso una risonanza con Nettuno. Durante quel periodo avrebbe avuto interazioni gravitazionali con Titano.

Poi, circa 160 milioni di anni fa, l’orbita di Chrysalis si destabilizzò. Ciò lo fece avvicinare troppo a Saturno, la cui gravità stava tirando la luna a parte.

Dalle loro simulazioni, i ricercatori stimano che circa il 99 per cento di Chrysalis alla fine si è schiantato contro Saturno, ma abbastanza materiale è rimasto in orbita per formare gli anelli del pianeta.

Se la Luna era ghiacciato, come alcune lune del sistema solare, potrebbe aver prodotto l’abbondanza di ghiaccio negli anelli di Saturno visti oggi.

Questo incontro violento potrebbe anche aver messo fuori risonanza Saturno e ridotto la sua inclinazione assiale. Tuttavia, delle 390 simulazioni, solo 17 hanno prodotto le condizioni in cui si sono formati gli anelli di Saturno.

Come spiega l’astronoma della Cornell University Maryame El Moutamid in un commento sul nuovo studio, l’interruzione di Chrysalis è possibile e plausibile, sebbene sia stato probabilmente un evento raro e una tantum. È improbabile che vedremo un altro evento di questa natura nel prossimo futuro.

“Proponiamo”, scrivono i ricercatori nel loro articolo, “che Saturno una volta avesse un satellite aggiuntivo, Chrysalis; che il sistema era precedentemente in risonanza di precessione di spin-orbita con Nettuno; che l’obliquità di Saturno aumentava al variare del tasso di precessione e della migrazione di Titano; che è sfuggito alla risonanza della precessione a causa di un’instabilità nell’orbita di Chrysalis; e che un incontro ravvicinato di questo ipotetico satellite con Saturno portò alla formazione dei suoi anelli.

“È una storia piuttosto buona”, dice Wisdom, “ma come qualsiasi altra scoperta, deve essere indagata da altri”.

Tuttavia, spiega cose che prima erano difficili da capire. Ricerche future sull’intrigante complesso sistema di Saturno e su altri sistemi con anelli potrebbero aiutare a determinare la velocità con cui sono attesi eventi come la distruzione di Crisalide.

La ricerca è stata pubblicata in Scienza.

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