Una nuova ricerca spiega come scoppiano le bolle nei gelidi laghi di idrocarburi sulla più grande luna di Saturno, Titano, potenzialmente creando un'effervescenza abbastanza intensa da formare caratteristiche geologiche sulla luna.

Titano è ricoperto da laghi di idrocarburi costituiti da metano ed etano. Gli scienziati hanno notato punti luminosi in questi laghi, apparsa in alcune immagini della navicella spaziale Cassini della NASA e misteriosamente scomparsa in altre. In seguito hanno teorizzato che queste "isole magiche" potrebbero essere esplosioni di bolle di azoto.

Nel nuovo studio pubblicato sulla rivista di AGU Lettere di ricerca geofisica , i ricercatori hanno simulato i laghi di Titano in una camera pressurizzata. Hanno trovato la giusta combinazione di metano, etano e azoto fondamentali per la formazione delle bolle.

In condizioni più simili a quelle su Titano, i ricercatori hanno scoperto che l'etano doveva fluire in pozze di metano per produrre bolle vigorose. È possibile che questi scoppi di bolle siano abbastanza forti da modellare i delta dei fiumi in corpi liquidi sulla luna, secondo la nuova ricerca.

Spiegare come si formano le bolle nei laghi di Titano ora consente agli scienziati di iniziare a sondare domande fondamentali su come si comportano i liquidi sulla luna. Di tutti i corpi del nostro sistema solare, pochi sono più simili alla Terra di Titano, ed è uno dei pochi posti in cui gli scienziati pensano possa avere le condizioni necessarie per la vita extraterrestre.

I risultati suggeriscono anche gli scenari che un sottomarino esplorativo potrebbe affrontare nei laghi di Titano, se il veicolo spaziale dovesse emettere calore e potenzialmente innescare un'esplosione di bolle.

"Più impariamo su Titano, più impariamo che non possiamo ignorare i laghi, "ha detto Kendra Farnsworth, uno scienziato planetario presso l'Università dell'Arkansas a Fayetteville e autore principale del nuovo studio. "E troviamo cose divertenti come le bolle. Forse un po' più violente di quanto ci saremmo aspettati, ma sicuramente divertente da guardare."

Fare le bolle

Titano è l'unica luna nel nostro sistema solare ad avere un'atmosfera. La sua aria è composta principalmente da azoto, un elemento che costituisce anche la maggior parte dell'atmosfera terrestre, e da idrocarburi, che formano uno spessore, strato nebbioso che oscura molte delle caratteristiche sulla sua superficie.

Le nuvole di Titano rilasciano pioggia di idrocarburi sotto forma di metano ed etano. Sulla terra, il metano è un gas utilizzato per il riscaldamento, cucina ed elettricità, mentre il gas etano è un precursore della plastica in polietilene.

Temperature su Titano, però, sono abbastanza freddi perché questi composti siano liquidi. Là, gli idrocarburi attraversano l'atmosfera in modo molto simile all'acqua sulla Terra. Laghi liquidi di metano ed etano cospargono la superficie di Titano, rendendolo l'unico altro corpo nel nostro sistema solare oltre alla Terra ad ospitare fluidi stabili.

Lavori precedenti hanno scoperto che il gas azoto proveniente dall'atmosfera di Titano potrebbe dissolversi facilmente in pozze fredde con alte concentrazioni di metano, come quando l'anidride carbonica si dissolve in soda. Al riscaldamento, il liquido rilascia azoto sotto forma di bolle frizzanti.

Ma questi primi esperimenti non imitavano completamente l'ambiente naturale su Titano. Inoltre non hanno spiegato quali condizioni potrebbero far schiumare i laghi, anche se i ricercatori sospettavano che accadesse durante forti piogge o quando un ruscello sfocia in un lago.

"I laghi di Titano hanno dinamiche molto interessanti, " Farnsworth ha detto. "Non sono solo corpi statici di liquido."

Titano, ma sulla Terra

Per determinare come l'etano, metano e azoto potrebbero scoppiare in bolle su Titano, Farnsworth e i suoi colleghi hanno condotto esperimenti in un camera pressurizzata che simula le condizioni sulla luna. Dentro, hanno impostato la pressione atmosferica a 1,5 bar, che è 1,5 volte superiore a quella terrestre al livello del mare, e le temperature variavano da un vivace 83 gradi Kelvin (-190 gradi Celsius o -310 Fahrenheit) a un mite 94 gradi Kelvin (-179 gradi Celsius o -290 Fahrenheit).

I ricercatori hanno permesso a un liquido di fluire in un piatto campione contenente una pozza dell'altro. I ricercatori hanno quindi raffreddato l'interno della camera fino a quando non era al di sopra o al di sotto di 86 gradi Kelvin (-187 gradi Celsius o -305 Fahrenheit) per consentire la dissoluzione dell'azoto. In una serie di esperimenti, l'etano scorreva negli stagni di metano. In un altro, il metano scorreva nell'etano. Il team ha quindi riscaldato gradualmente la camera e ha aspettato che scoppiassero le bolle.

Due scenari hanno portato a bolle. A temperature inferiori a 86 gradi Kelvin, etano sovrapposto a metano ricco di azoto, indipendentemente dall'ordine in cui venivano versati nella capsula di Petri. Man mano che la temperatura si scaldava, il metano sottostante ha cominciato a schiumare e quando gli strati si sono dissolti, le bolle hanno raggiunto la superficie.

Se la camera era sopra gli 86 gradi Kelvin quando i ricercatori hanno aggiunto i liquidi, il metano che scorre nell'etano non produce schiuma. Solo l'etano che scorre nelle pozze di metano produce bolle, e lo fa con forza.

"La cosa più sorprendente è stata la violenza delle esplosioni, " disse Farnsworth. Durante un esperimento, lo scoppio delle bolle era così forte, ha influito sull'attrezzatura. "All'improvviso, Guardo oltre e le bolle sono letteralmente esplose e hanno colpito la mia macchina fotografica, " ha ricordato.

Divertimento frizzante

I nuovi risultati suggeriscono che i cambiamenti sia nella temperatura che nella composizione sono cruciali per la formazione di bolle nei laghi di Titano.

Le bolle eruttano quando l'etano si mescola con il metano sovrassaturo di azoto, il che significa che il metano contiene più azoto disciolto di quanto consentito dalle condizioni normali. Quando il metano si scalda, può contenere meno azoto disciolto, che fuoriesce come gas. La miscela deve anche contenere tra il 40 e il 95 percento di metano per fare le bolle, secondo lo studio.

È quasi come fare caramelle rock. Quando l'acqua bollente è sovrasatura di zucchero, o contiene più zucchero di quanto normalmente possa essere sciolto, si formeranno dei cristalli su un pezzo di legno ricoperto di zucchero mentre il liquido si raffredda.

Gli esperimenti a temperature più calde molto probabilmente imitano ciò che sta accadendo sulla superficie di Titano perché le temperature più fredde della luna scendono a soli 89 gradi Kelvin (-184 Celsius o-299 Fahrenheit), ha detto Farnsworth.

"[Il nuovo studio] è un bel lavoro che si aggiunge a ciò che stiamo imparando sui laghi di Titano e sottolinea quanto sia importante il lavoro di laboratorio, " disse Michele Malaska, uno scienziato planetario del Jet Propulsion Laboratory della NASA in California che non era coinvolto nel lavoro. "È come 'benvenuto allo strano' ed è un modo diverso di pensare a qualcosa che non è acqua".

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di AGU Blogs (http://blogs.agu.org), una comunità di blog di scienze della Terra e dello spazio, ospitato dall'American Geophysical Union. Leggi la storia originale qui.