Sulle sue ultime orbite nel 2017, la navicella spaziale Cassini si è tuffata tra gli anelli di Saturno e la sua atmosfera superiore e si è immersa in un acquazzone di polvere che gli astronomi chiamano "pioggia ad anello".

Nella ricerca pubblicata oggi in Scienza , Hsiang-Wen (Sean) Hsu di CU Boulder e i suoi colleghi riferiscono di aver raccolto con successo materiale microscopico in streaming dagli anelli del pianeta.

"Le nostre misurazioni mostrano cosa sono esattamente questi materiali, come sono distribuiti e quanta polvere sta arrivando su Saturno, " disse Hsu, autore principale dell'articolo e ricercatore associato presso il Laboratorio di fisica dell'atmosfera e dello spazio (LASP).

Le scoperte, che sono stati realizzati con il Cosmic Dust Analyzer di Cassini e gli strumenti Radio and Plasma Wave Science, venire poco più di un anno dopo che la navicella spaziale è bruciata nell'atmosfera di Saturno. Derivano dal "gran finale" della missione, " in cui Cassini completò una serie di manovre rischiose per sfrecciare sotto gli anelli del pianeta alla velocità di 75, 000 miglia orarie.

Catturare la polvere in quelle condizioni è stato un colpo di stato ingegneristico e di navigazione, hanno detto i ricercatori, uno snatch and run che il team della missione stava pianificando dal 2010.

"Questa è la prima volta che i pezzi degli anelli di Saturno sono stati analizzati con uno strumento creato dall'uomo, "ha detto Sascha Kempf, coautore del nuovo studio e ricercatore associato al LASP e professore associato presso il Dipartimento di Fisica. "Se anni fa ci avessi chiesto se questo fosse possibile, ti avremmo detto 'in nessun modo'".

La ricerca fa parte di una serie di studi sulle ultime orbite di Cassini apparsi oggi su Science. Il Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA ha gestito la missione, che era uno sforzo cooperativo della NASA, l'Agenzia Spaziale Europea (ESA) e l'Agenzia Spaziale Italiana. Ralf Srama dell'Università di Stoccarda conduce la ricerca utilizzando il Cosmic Dust Analyzer del veicolo spaziale, e William Kurth dell'Università dell'Iowa conduce Radio and Plasma Wave Science.

Bella fisica

Catturare quella pioggia ad anello, che gli astrofisici avevano previsto sulla base degli studi sull'atmosfera superiore di Saturno, in azione non è stato facile:avvicinarsi troppo agli anelli di un pianeta rischia di distruggere il veicolo spaziale.

Con Cassini a corto di carburante nel 2017, però, gli scienziati della missione hanno deciso di correre il rischio. Cassini fece 22 passaggi intorno a Saturno, infilarsi tra l'anello più vicino del pianeta e la sua atmosfera superiore, uno spazio minore di 1, 200 miglia di larghezza.

Durante otto di quelle orbite finali, il Cosmic Dust Analyzer ha intrappolato più di 2, 700 pezzi di polvere carichi. Sulla base dei calcoli del gruppo, è abbastanza pioggia per inviare circa una tonnellata di materiale nell'atmosfera di Saturno ogni secondo.

Ma quelle particelle non sono cadute direttamente nel pianeta solo per gravità. Anziché, il team sospetta che ruotino lungo le linee del campo magnetico di Saturno come uno yo-yo prima di schiantarsi nell'atmosfera.

"È una bella dimostrazione di fisica al lavoro, " ha detto il coautore dello studio Mihály Horányi, un professore di fisica alla CU Boulder.

Palle di neve sporche

I ricercatori sono stati anche in grado di studiare di cosa fosse fatta quella polvere planetaria. La maggior parte delle particelle erano frammenti di ghiaccio d'acqua, il componente principale degli anelli di Saturno. Ma la navicella ha anche raccolto molti minuscoli silicati, una classe di molecole che compongono molte rocce spaziali.

Questa scoperta è importante, Hsu ha detto, perché potrebbe aiutare a rispondere a una domanda assillante su Saturno:quanti anni hanno i suoi anelli? Ha spiegato che gli oggetti ghiacciati nello spazio sono un po' come le librerie di casa tua.

"È davvero difficile mantenere una superficie di ghiaccio pura nel sistema solare perché hai sempre materiale sporco che ti arriva, " disse Hsu. "Una delle cose che vogliamo capire è quanto siano puliti o sporchi gli anelli".

Se gli scienziati possono identificare i tipi esatti di silicati che rivestono gli anelli di Saturno, possono essere in grado di dire se quelle caratteristiche sono vecchie di miliardi di anni o molto più giovani. I colleghi di Hsu stanno attualmente lavorando per fare queste identificazioni. I ricercatori del LASP stanno anche basandosi su ciò che hanno appreso dal Cosmic Dust Analyzer di Cassini per progettare strumenti simili per la cattura della polvere per le missioni Interstellar Mapping and Acceleration Probe (IMAP) e Europa Clipper della NASA.

Quanto a Cassini, "Sono sicuro che ci saranno ancora sorprese in arrivo, " disse Horányi, che è anche un co-investigatore sul Cosmic Dust Analyzer. "Abbiamo ancora enormi quantità di dati che dobbiamo sistemare e analizzare".