Saturno eclissa il Sole, visto dalla sonda Cassini. Credito:NASA
Saturno potrebbe fare un po' di oscillazione elettromagnetica e di torsione che ha vanificato i tentativi degli scienziati di determinare quanto tempo impiega il pianeta a ruotare sul proprio asse, secondo un nuovo studio.
Scoprire la lunghezza di un giorno su qualsiasi pianeta sembra un compito semplice:trova qualche caratteristica del pianeta e cronometralo mentre ruota una volta. O, se è un gigante gassoso come Giove, che non ha caratteristiche di superficie solida, gli scienziati possono ascoltare le modulazioni periodiche nell'intensità dei segnali radio creati all'interno del campo magnetico rotante del pianeta.
E poi c'è Saturno, che per decenni ha sfidato i tentativi di definire il suo esatto periodo di rotazione. Ora un nuovo studio in AGU's Giornale di ricerca geofisica :La fisica spaziale potrebbe aver finalmente svelato il trucco del gigante gassoso per nascondere la sua rotazione, e fornire la chiave per svelare il suo segreto.
La nuova ricerca mostra come i cambiamenti stagionali su Saturno possano confondere i tentativi degli scienziati di calcolare il suo esatto periodo di rotazione.
Il periodo di rotazione di un pianeta è uno dei fatti fondamentali su un pianeta, insieme alle sue dimensioni, composizione, periodo orbitale e altri fatti che non solo descrivono un pianeta ma aiutano a spiegarne il comportamento, storia e fornisce persino indizi sulla sua formazione.
Saturno timido
Saturno emette solo schemi radio a bassa frequenza che sono bloccati dall'atmosfera terrestre, rendono difficile studiare la rotazione di Saturno dalla superficie terrestre. In contrasto, Giove emette schemi radio a frequenze più elevate che hanno permesso ai radioastronomi di calcolare il suo periodo di rotazione prima che l'era spaziale fosse ben avviata.
Solo quando la navicella spaziale è stata inviata su Saturno gli scienziati sono stati in grado di raccogliere dati sulla sua rotazione. I Voyager 1 e 2 hanno inviato a casa i primi indizi della rotazione di Saturno nel 1980 e 1981. Hanno rilevato una modulazione dell'intensità radio che suggeriva che il pianeta ruotasse una volta ogni 10 ore e 40 minuti.
"Quindi quello era quello che veniva chiamato il periodo di rotazione, ", ha affermato Duane Pontius del Birmingham-Southern College in Alabama e coautore del nuovo studio.
Quando la sonda Cassini arrivò su Saturno 23 anni dopo per studiare il pianeta per 13 anni, ha trovato qualcosa di sorprendente.
"Nel 2004 circa abbiamo visto che il periodo era cambiato di 6 minuti, circa l'1 per cento, " disse Ponzio.
Un modello analogico meccanico di ciò che potrebbe accadere con gli emisferi nord e sud dell'atmosfera di Saturno e il plasma magnetosferico per creare segnali fuorvianti della velocità di rotazione del pianeta. Il "freno" è il rallentamento del plasma mentre vola più lontano dal pianeta, allo stesso modo le braccia di un ballerino che gira si muovono più lentamente quando sono distese rispetto a quando sono tenute vicino al corpo. Credito:E. L. Brooks, e altri, 2019, JGR:fisica spaziale
Ma come fa un intero pianeta a cambiare la velocità della sua rotazione in 20 anni? Questo è il tipo di cambiamento che richiede centinaia di milioni di anni. Ancora più misterioso è stato il rilevamento da parte di Cassini di schemi elettromagnetici che suggerivano che la rotazione del pianeta fosse diversa negli emisferi nord e sud.
"Per molto tempo, Ho pensato che ci fosse qualcosa di sbagliato nell'interpretazione dei dati, "Ponzio ha ricordato. "Non è possibile."
Stagioni di Saturno
Per scoprire cosa stava realmente accadendo, Ponzio e i suoi coautori hanno iniziato osservando come Saturno è diverso dal suo fratello più prossimo, Giove.
"Cosa ha Saturno che manca a Giove, accanto agli anelli evidenti?" chiese Ponzio. La risposta:le stagioni. L'asse di Saturno è inclinato di circa 27 gradi, simile all'inclinazione di 23 gradi della Terra. Giove non ha quasi nessuna inclinazione, solo 3 gradi.
L'inclinazione significa che gli emisferi nord e sud di Saturno ricevono diverse quantità di radiazioni dal Sole a seconda della stagione. Le diverse dosi di luce ultravioletta influenzano gli atomi ridotti al minimo, chiamati plasma, ai margini dell'atmosfera di Saturno.
Secondo il modello proposto da Ponzio e dai suoi colleghi, le variazioni di UV dall'estate all'inverno nei diversi emisferi influenzano il plasma in modo che crei più o meno resistenza alle altitudini dove incontra l'atmosfera gassosa del pianeta.
Quella differenza di resistenza fa rallentare l'atmosfera, che è ciò che imposta il periodo visto nei segnali radio.
Cambia il plasma stagionalmente, e cambi il periodo delle emissioni radio, che è ciò che si vede su Saturno.
Il nuovo modello fornisce una soluzione al puzzle degli impossibili periodi di rotazione mutevoli di Saturno. Mostra anche che i periodi osservati non sono il periodo di rotazione del nucleo di Saturno, che rimane non misurato.
Pontius ha presentato il modello all'inizio di quest'anno in una riunione di scienziati di Saturno e ha affermato che è stato ben accolto. Ora spera che altri ricercatori facciano il passo successivo per perfezionare il modello esplorando come si adatta bene ai dati di Saturno di 13 anni raccolti da Cassini.
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.
