Mosaico a colori globale di Tritone ripreso dalla Voyager 2 nel 1989. Crediti:NASA/JPL/USGS
È ora di tornare a Nettuno e alla sua luna Tritone? Può essere. Dopotutto, abbiamo degli affari incompiuti lì.
Sono passati 30 anni da quando la navicella spaziale Voyager 2 della NASA ha sorvolato il gigante gassoso e la sua luna più grande, e quel flyby ha posto più domande di quante ne abbia risposto. Forse avremo delle risposte nel 2038, quando le posizioni di Giove, Nettuno e Tritone saranno perfetti per una missione.
La NASA sta deliberando sulla prossima missione nel suo Discovery Program, restringendolo a quattro possibilità:una missione per studiare l'atmosfera di Venere, uno per osservare l'attività vulcanica sulla luna di Giove Io, uno per mappare la superficie di Venere e studiarne la geologia, e uno per esplorare la luna di Nettuno Tritone.
La missione concettuale a Triton si chiama Trident, ed è in competizione con gli altri tre per diventare una missione a tutti gli effetti.
Nettuno è un pianeta poco visitato. Infatti, solo una navicella spaziale ha mai visitato. La Voyager 2 ha sorvolato Nettuno nel 1989, e ci ha regalato alcuni stuzzicanti scorci della sua strana luna, Tritone.
"Tritone è sempre stato uno dei corpi più eccitanti e intriganti del sistema solare, " ha detto Louise Prockter, direttore del Lunar and Planetary Institute/Universities Space Research Association di Houston. In qualità di investigatore principale, Prockter avrebbe guidato la missione Trident proposta. "Ho sempre amato le immagini della Voyager 2 e i loro stuzzicanti scorci di questo bizzarro, luna pazza che nessuno capisce, " Prockter ha aggiunto in un comunicato stampa.
Tritone è di gran lunga la più grande delle lune di Nettuno. È in controrotazione con Nettuno, ed è molto probabilmente un oggetto della fascia di Kuiper catturato, piuttosto che una luna in situ. La luna esterna di Nettuno, Neried, si trova su un'orbita altamente ellittica e non è mostrata. Credito immagine:NASA / ESA / A. Feild, STScI
La missione Trident partirà nel 2026, sfruttando un raro ed efficiente allineamento tra Giove, Nettuno, e Triton nel 2038. Farebbe assistere la gravità a sorvoli della Terra, Venere e Giove prima di proseguire per Nettuno. Tutti questi passaggi ravvicinati spingeranno la navicella verso il suo obiettivo. Quindi eseguirebbe un sorvolo di Nettuno e un sorvolo di Tritone. Purtroppo, il profilo della missione non include alcun orbiter o lander.
Il percorso unico della navicella significherebbe che anche con un solo sorvolo di Tritone, sarebbe in grado di mappare quasi completamente la superficie della luna. Sarebbe anche in grado di volare entro 500 km (310 miglia) dalla superficie, proprio attraverso la sottile atmosfera di Tritone.
"I progettisti di missione e i navigatori sono così bravi in questo, " ha detto William Frazier di JPL, progettista sistemista del Tridente. "Dopo 13 anni di volo attraverso il sistema solare, possiamo sfiorare con sicurezza il limite superiore dell'atmosfera di Tritone, il che è piuttosto sbalorditivo".
Tritone ha una manciata di strane caratteristiche che richiedono spiegazioni.
La superficie di Tritone è molto aspra, sfregiato da gocce di ghiaccio che si alzano, faglie e fosse vulcaniche e colate laviche composte da acqua e altri ghiacci. La superficie è anche estremamente giovane e scarsamente craterizzata, e potrebbe essere geologicamente attivo oggi. Questa immagine di Voyager mostra il "terreno del melone" della luna. Questa scena è dell'ordine di 150 metri (500 piedi) di diametro. Il rilievo verticale è stato esagerato di un fattore 25 per facilitare l'interpretazione. Credito:NASA/JPL/Universities Space Research Association/Lunar &Planetary Institute
Quando Voyager 2 ha superato Triton nel 1989 ha individuato alcune cose che hanno acceso la nostra curiosità. Ci sono state eruzioni di gas azoto e polvere che hanno raggiunto un'altezza di 8 km (5 miglia). Erano visibili solo alcuni crateri da impatto, e la superficie era stata riemersa ripetutamente. C'erano creste, solchi, affioramenti, pianure e altipiani, ma nessuna variazione di superficie superiore a 1 km.
"Tritone è strano, ma ancora relativamente strano, a causa della scienza che possiamo fare lì, ", ha affermato lo scienziato del progetto Karl Mitchell Trident al JPL. "Sappiamo che la superficie ha tutte queste caratteristiche che non abbiamo mai visto prima, che ci motiva a voler sapere 'come funziona questo mondo?'"
Gli scienziati hanno ricostruito l'interno di Tritone, pure, anche se ci sono molte cose che richiedono conferma e molte che ancora non sanno. Probabilmente è un corpo differenziato, nel senso che ha una crosta, un mantello e un nucleo. Ma il mantello è probabilmente acqua liquida, e probabilmente c'è abbastanza materiale radioattivo nel nucleo di Tritone per mantenere l'acqua calda. Ci sono prove a sostegno di tutto questo, ma una missione lo chiarirebbe in parte, e spero di rispondere ad altre domande.
C'è più stranezza quando si tratta di Tritone. È in orbita retrograda con Nettuno, il che significa che orbita nella direzione opposta alla rotazione di Nettuno. È l'unica grande luna del sistema solare a farlo. L'unica spiegazione per la sua controrotazione è che si tratta di un oggetto della fascia di Kuiper catturato piuttosto che di una luna in situ. È anche fortemente inclinato rispetto a Nettuno, sfalsato di 23 gradi.
Tre immagini sgranate della superficie di Tritone dalla Voyager 2. Questa è una sequenza temporale di immagini scattate a 45 minuti di distanza, da cima a fondo. Mostrano un pennacchio di materiale scuro simile a un geyser che raggiunge un'altezza di 8 km (5 mi) sopra la superficie. La nuvola di materiale si sposta verso destra verso il basso per circa 150 km (100 miglia) e sembra diventare più densa in ogni immagine. Credito:NASA/JPL
E poi c'è l'atmosfera. Triton ha un'atmosfera di azoto molto sottile, con solo tracce di monossido di carbonio e metano. Gli scienziati pensano che l'atmosfera provenga dallo scioglimento del ghiaccio di azoto dalla superficie, che è ricoperto da un sottile strato di azoto ricotto congelato. E la ionosfera lunare è piena di particelle cariche ed è 10 volte più attiva di qualsiasi altra luna.
La ionosfera attiva è una delle qualità più misteriose di Tritone. Normalmente, quell'attività è guidata dal sole. Ma Tritone è così lontano dal sole - 30 volte più lontano della Terra - che qualcos'altro deve guidare tutta quell'attività.
Il problema è, sappiamo tutto questo dal singolo sorvolo di Voyager 2, da una distanza di 40, 000 chilometri (25, 000 miglia) da Tritone. Abbiamo bisogno di uno sguardo più attento per saperne di più su questo strano, luna catturata.
Nel loro lavoro, La NASA ha identificato una serie di domande prioritarie che guidano le loro scelte di missione. Queste sono alcune delle domande prioritarie dall'Outer Planets Assessment Group della NASA:
Questa immagine di Voyager 2 mostra un primo piano di una catena prominente di caratteristiche vulcaniche circondate da pianure vulcaniche lisce formate da lave o depositi di cenere di acqua o altri ghiacci, come metano o ammoniaca. I pozzi e le cupole più piccoli sono in genere di 10 chilometri (6 miglia) di diametro e hanno un rilievo di non più di poche centinaia di metri (diverse centinaia di piedi). Le grandi depressioni all'estrema sinistra e destra della catena hanno un diametro compreso tra 50 e 80 chilometri (da 31 a 50 miglia). Credito:NASA/JPL/Universities Space Research Association/Lunar &Planetary Institute 
Una delle principali spinte di tutto questo desiderio esplorativo è centrata sull'acqua, e il potenziale mantello d'acqua liquida di Tritone.
L'Outer Planets Assessment Group della NASA ha una serie specifica di domande che riguardano l'acqua, mondi oceanici, e il ruolo che svolgono:
Ci sono altre lune oceaniche sospette nel sistema solare, come Europa, Ganimede ed Encelado. Ma Tritone è molto più lontano dal sole di quelle altre lune, e a differenza di quelle lune, L'oceano sotterraneo di Tritone probabilmente si è sviluppato dopo che Nettuno lo ha catturato. Come si è svolto questo processo?
Una nuova proposta di missione Discovery, Trident esplorerebbe la luna più grande di Nettuno, Tritone, che è potenzialmente un mondo oceanico con acqua liquida sotto la sua crosta ghiacciata. Trident si propone di rispondere alle domande delineate nell'illustrazione grafica sopra. Credito:NASA/JPL-Caltech
"Come abbiamo detto alla NASA nella nostra proposta di missione, Tritone non è solo una chiave per la scienza del sistema solare, è un intero portachiavi:un oggetto della fascia di Kuiper catturato che si è evoluto, un potenziale mondo oceanico con pennacchi attivi, una energica ionosfera e un giovane, superficie unica, ", ha affermato lo scienziato del progetto Trident Karl Mitchell.
La missione Trident non può rispondere a tutte queste domande contemporaneamente. Ma può attaccarli. Gli strumenti che compongono il payload scientifico saranno selezionati per far avanzare la nostra comprensione di Tritone su alcuni fronti, non solo l'aspetto dell'acqua.
Nel caso del Tridente, il concetto attuale richiede fotocamere, due spettrometri, un magnetometro, e un esperimento scientifico radiofonico. Uno spettrometro a infrarossi mapperebbe la superficie, uno spettrometro al plasma studierebbe l'atmosfera, soprattutto ionosfera attiva di Tritone, e il magnetometro rileverebbe qualsiasi oceano sotto la superficie.
Trident userebbe la sua fotocamera full frame per catturare gli stessi pennacchi che Voyager 2 ha ripreso, ma in pieno "Nettuno splendente, " quando la luce riflessa del sole illuminerà il lato oscuro di Tritone. Gli scienziati possono osservare i cambiamenti dall'ultima visita e saperne di più su quanto sia attivo Tritone.
Nella foto qui sono Europa, Ganimede, ed Encelado, tre lune nel nostro sistema solare con sospetti oceani sotto la superficie. Le domande abbondano sulla loro abitabilità. Credito:NASA/JPL
Negli anni sono state proposte molte missioni su Nettuno e Tritone. Compreso Urano e le sue lune, la coppia di giganti di ghiaccio e i loro satelliti rappresenta l'unica classe di pianeti che non abbiamo esplorato nel nostro sistema solare. Ed esplorarli non solo risponderà alle domande sul nostro sistema. Il tipo più comune di esopianeta rilevato finora sono pianeti simili a Nettuno. Quindi qualunque cosa impariamo su Tritone, parte di essa si estenderà alla nostra comprensione degli esopianeti.
La missione Triton è solo un concetto a questo punto. Ed è in competizione con altre tre missioni per la selezione. Entro l'estate 2021, La NASA avrà ristretto la scelta a due finalisti, o forse un vincitore.
L'ESA ha preso in considerazione una missione su entrambi i giganti di ghiaccio del nostro Sistema Solare e sulle loro lune. Le atmosfere di Ice Giant sono modellate da dinamiche, processi chimici e radiativi che non si trovano altrove nel nostro Sistema Solare. Le strane proprietà di Tritone lo distinguono dai suoi coetanei. Le immagini A e C sono rappresentazioni in falsi colori delle osservazioni del Voyager 2 di Urano e Nettuno, rispettivamente. Le immagini B e D sono state acquisite dal telescopio spaziale Hubble nel 2018. Credito:Fletcher et al, 2020
Le proprietà insolite di Tritone hanno molto da insegnarci sull'evoluzione del sistema solare, sull'acqua, l'abitabilità e il potenziale di vita nel sistema solare esterno, lontano dal sole. Dalla nostra grande distanza, siamo costretti a indovinare e interrogarci su questa strana luna, e mescolare e rimescolare i nostri pochi, immagini stuzzicanti di esso.
Ma vogliamo più risposte. E l'unico modo per ottenere risposte reali è andare.
