L'umorista politico Mark Russel una volta ha scherzato, "La teoria scientifica che mi piace di più è che gli anelli di Saturno sono composti interamente da bagagli aerei smarriti".

Bene, non ci sono bagagli, si scopre. Ma un nuovo studio che appare in Scienza sulla base dei dati delle orbite finali dell'anno scorso della sonda spaziale Cassini della NASA, gli anelli di Saturno, alcuni degli oggetti visivamente più stupendi dell'universo, sono chimicamente molto più complicati di quanto si pensasse in precedenza.

Per di più, il documento mostra che l'anello a D più interno del gigante gassoso sta scagliando granelli di polvere ricoperti dal suo cocktail chimico nell'atmosfera superiore del pianeta a una velocità straordinaria mentre ruota. In tempi lunghi, i ricercatori affermano che questo materiale in caduta può modificare il contenuto di carbonio e ossigeno dell'atmosfera.

"Questo è un nuovo elemento di come funziona il nostro sistema solare, " disse Thomas Cravens, professore di fisica e astronomia all'Università del Kansas e coautore del nuovo articolo. "Due cose mi hanno sorpreso. La prima è la complessità chimica di ciò che usciva dagli anelli - pensavamo che sarebbe stata quasi interamente acqua in base a ciò che abbiamo visto in passato. La seconda cosa è la quantità assoluta - molto più di ci aspettavamo inizialmente. La qualità e la quantità dei materiali che gli anelli stanno immettendo nell'atmosfera mi ha sorpreso.

Cravens è un membro del team Ion and Neutral Mass Spectrometer (INMS) di Cassini. Durante il "Grand Finale" di Cassini si tuffa nell'anello più interno di Saturno e nell'atmosfera superiore nel 2017, lo spettrometro di massa a bordo della sonda ha campionato sostanze chimiche ad altitudini comprese tra gli anelli di Saturno e l'atmosfera.

Più che semplice acqua, l'INMS ha scoperto che gli anelli erano composti da acqua, metano, ammoniaca, monossido di carbonio, azoto molecolare e anidride carbonica.

"Ciò che il documento sta descrivendo è l'ambiente nello spazio tra l'anello interno e l'alta atmosfera, e alcune delle cose trovate erano attese, come l'acqua, "Ha detto Cravens. "Quello che è stata una sorpresa è stata che lo spettrometro di massa ha visto il metano:nessuno se lo aspettava. Anche, ha visto dell'anidride carbonica, che era inaspettato. Si pensava che gli anelli fossero interamente acqua. Ma gli anelli più interni sono abbastanza contaminati, come risulta, con materiale organico catturato dal ghiaccio."

Un'ulteriore nuova scoperta dello spettrometro di massa di Cassini ha mostrato che grandi quantità della miscela chimica dell'anello D di Saturno vengono lanciate nell'atmosfera superiore del pianeta dall'anello che ruota più velocemente dell'atmosfera stessa del pianeta.

"Abbiamo visto che stava succedendo anche se non è stato completamente compreso, " ha detto il ricercatore KU. "Quello che abbiamo visto è questo materiale, compreso un po' di benzina, stava alterando l'atmosfera superiore di Saturno nella regione equatoriale. C'erano sia grani che polvere che erano contaminati".

Cravens ha affermato che i risultati potrebbero gettare nuova luce sui meccanismi alla base del nostro sistema solare e di altri sistemi solari ed esopianeti, e anche sollevare una serie di nuove domande scientifiche.

"Questo potrebbe aiutarci a capire, come fa un pianeta a ricevere gli anelli? Alcuni lo fanno, alcuni no, " ha detto. "Qual è la durata di un anello? E cosa sta riempiendo gli anelli? C'è stato un tempo in cui Saturno non aveva anelli? In che modo quella composizione è arrivata lì in primo luogo? È rimasto dalla formazione del nostro sistema solare? Risale alla nebulosa presolare proto, la nebulosa che è crollata dal mezzo interstellare che ha formato il sole e i pianeti?"

Secondo Cravens, il tasso superiore al previsto di materiale espulso dall'anello a D di Saturno nell'atmosfera superiore del pianeta, o ionosfera, è sufficiente che gli astronomi ora pensino che la durata della vita dell'anello possa essere più breve di quanto stimato in precedenza.

"A causa di questi dati, ora abbiamo accorciato la durata degli anelli interni a causa della quantità di materiale che viene espulso:è molto più di quanto pensassimo prima, " ha detto Cravens. Sappiamo che sta facendo uscire materiale dagli anelli almeno 10 volte più velocemente di quanto pensassimo. Se non viene reintegrato, gli anelli non dureranno:hai un buco nel secchio. Giove probabilmente aveva un anello che si è evoluto nell'attuale anello a ciuffi, e potrebbe essere per ragioni simili. Gli anelli vanno e vengono. Ad un certo punto si esauriscono gradualmente a meno che in qualche modo non ottengano nuovo materiale".

Assistito da laureati e studenti universitari KU, una prima fase del lavoro di Cravens ha riguardato l'ordinamento e la pulizia dei dati grezzi dallo strumento INMS di Cassini.

"I dati grezzi sono arrivati ​​dal nostro strumento su Cassini alle antenne dello spazio profondo al Jet Propulsion Laboratory della NASA e poi ai computer del Southwest Research Institute di San Antonio dove Hunter Waite, il primo autore, è basato, " Egli ha detto.

Ma il principale contributo di Cravens ha riguardato l'interpretazione di quei dati con un focus su come i materiali degli anelli stanno alterando la ionosfera di Saturno. Cravens e i suoi colleghi riferiscono che l'afflusso di sostanze chimiche dagli anelli cambia la chimica ionosferica equatoriale di Saturno convertendo gli ioni idrogeno e gli ioni idrogeno triatomici in ioni molecolari più pesanti, esaurendo la densità ionosferica del pianeta.

"Il mio interesse era per la ionosfera, l'ambiente di particelle cariche, ed è su questo che mi sono concentrato, "Cravens ha detto. "Questo gunk in arrivo mastica un sacco di ionosfera, influenza la sua composizione e provoca effetti osservabili:questo è ciò che stiamo cercando di capire ora. I dati sono chiari, ma le spiegazioni sono ancora in fase di modellazione e ci vorrà del tempo. Il materiale sta entrando in Saturno ad alta velocità perché gli anelli si muovono più velocemente dell'atmosfera un po'. Non solo cade dolcemente. Arriva volando lì dentro come un satellite che rientra nel nostro pianeta. Questi granelli di polvere si muovono alla velocità del satellite, depositando energia che può dissociare l'atmosfera. per atomo, è roba piuttosto energica a causa della differenziazione di velocità tra gli anelli e l'atmosfera. Pensiamo che possa riscaldare l'alta atmosfera, modificandone la composizione».