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Punti caldi al polo sud di Encelado

La zona mappata dal RADAR (a forma di arco) alla lunghezza d'onda a microonde (2,2 centimetri), sovrapposta ad un mosaico ottenuto con le immagini riprese dall'Imaging Science Subsystem (ISS) della Cassini (PIA18435).
La zona mappata dal RADAR (a forma di arco) alla lunghezza d'onda a microonde (2,2 centimetri), sovrapposta ad un mosaico ottenuto con le immagini riprese dall'Imaging Science Subsystem (ISS) della Cassini (PIA18435). Crediti: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute; A. Le Gall et al

La maggior parte dei fly-by della Cassini attorno alla luna di Saturno, Encelado, erano mirati allo studio dei famosi geyser del polo sud ed alla comprensione della struttura interna del satellite. Ora, un nuovo studio, basato sui dati raccolti durante un sorvolo ravvicinato del 2011, indica che l'oceano sotterraneo potrebbe essere molto più vicino alla superficie del previsto.

Nel 2005. la sonda della NASA osservò per la prima volta dei getti di vapore acqueo ed altre sostanze uscire da profonde fessure ("sulci") localizzate nel polo sud di Encelado. Trattasi di quattro fratture calde, informalmente chiamate "tiger stripes" (letteralmente "strisce di tigre"), ben visibili sulla superficie ghiacciata della luna.

Un mosaico di Encelado, focalizzato sul polo sud, ripreso dalla Cassini il 14 luglio 2005.

Un mosaico di Encelado, focalizzato sul polo sud, ripreso dalla Cassini il 14 luglio 2005.
Crediti: NASA/JPL/Space Science Institute

"Durante il passaggio ravvicinato [del 6 novembre 2011, E-16 N.d.A.] abbiamo ottenuto la prima e, purtroppo, unica osservazione ad alta risoluzione del polo sud di Encelado alla lunghezza d'onda delle microonde", ha dichiarato Alice Le Gall del Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS) e dell'Université Versailles Saint-Quentin (UVSQ) in Francia, che ha guidato la ricerca pubblicata su Nature Astronomy.
"Queste osservazioni forniscono una visione unica di quello che sta succedendo sotto la superficie. Esse mostrano che per i primi metri, la zona studiata, anche se ghiacciata a 50 - 60 K [-223 - -213 Celsius], è molto più calda di quanto ci si potrebbe aspettare: probabilmente fino a 20 K [-253 Celsius] più calda in alcuni punti".
"Questo dato non può essere spiegato solo come risultato dell'illuminazione solare o del riscaldamento prodotto da Saturno [con le forze di marea N.d.A.]. Ci deve essere un'altra fonte di calore".

Il calore di cui parla Le Gall proviene da uno strato posizionato sotto una prima patina ghiacciata più fredda, un'anomalia che le immagini in infrarosso del sistema di imaging ISS della Cassini non potevano mostrare. Queste, infatti, si limitano a sondare le temperature superficiali mentre le osservazioni in microonde, che arrivano più in profondità, sono state condotte con il RADAR della sonda utilizzato come radiometro.
Ho dedicato un capitolo intero al RADAR nel mio libro sulla missione (che spero di pubblicare a breve!): in sostanza, in questa modalità, lo strumento non emette alcun segnale ma sfrutta le onde elettromagnetiche già presenti nell'ambiente attorno a Saturno per fornire informazioni termiche. La profondità media di penetrazione per un guscio ghiacciato può andare da diverse decine di centimetri fino a un paio di metri.

In questo caso, purtroppo, a causa dei vincoli operativi legati alla pianificazione del fly-by, i segnali hanno coperto solo una fascia stretta della regione polare meridionale, lunga circa 500 chilometri e larga 25, localizzata tra i 30 ed i 50 chilometri a nord delle "tiger stripes" che, nel momento del massimo avvicinamento si trovavano al buio (in parte sul lato notturno della luna, in parte avvolte da un'eclissi solare).
Anche se i risultati ottenuti non interessano direttamente le bocche dei geyser e coprono solo una piccola fascia rispetto al polo sud della luna, è probabile che l'anomalia termica si estenda per l'intera zona.
"L'anomalia termica a microonde è particolarmente pronunciata su tre fratture che non sembrano essere attive in questo momento", ha spiegato Le Gall.

Secondo gli autori, tali dati indicano che l'oceano si trova a soli 2 chilometri di profondità (uno studio precedente, condotto da Ondrej Cadek e pubblicato nel 2016, aveva stimato uno spessore medio per la crosta ghiacciata di Encelado di 18-22 chilometri, ridotto a 5 al polo sud).

Si legge nell'abstract:

Le osservazioni implicano la presenza di un sistema di produzione di calore e trasporto ampiamente distribuito sotto il terreno del polo sud con caratteristiche 'piastriformi' e suggeriscono che al polo sud potrebb esistere un serbatoio di liquido ad una profondità di pochi chilometri sotto il guscio di ghiaccio. Il rilevamento di un possibile solco dormiente suggerisce, inoltre, attività geologica episodica.
[.....]
Le temperature misurate durante l'E-16 coprono una gamma da 32.0 (+0.6−2.6) a 60.0 (+1.2−4.8) K. Qui, dimostriamo che queste temperature, come quelle misurate nei SPT ("south polar terrain", terreni del polo sud) nell'infrarosso, sono troppo alte per una spiegazione puramente esogena, con implicazioni per processi endogeni e di trasporto del calore.

Le Gall ed i colleghi ritengono che il flusso termico osservato

coinvolga una fonte di calore [sotterranea] molto forte sotto la superficie, più probabilmente di natura endogena, e sia coerente con la presenza di acqua liquida a piccole profondità come 2 km sotto la parte centrale degli SPT

Possibile scenario per l'anomalia termica rilevata al polo sud di Encelado

Possibile scenario per l'anomalia termica rilevata al polo sud di Encelado.
A sinistra, una proiezione ortogolale del polo sud della luna con le anomalie termiche di rilievo indicate in rosso; a destra, una sezione assonometrica del sottosuolo (la linea tratteggiata rappresenta una possibile isoterma, mentre le frecce indicano le sollecitazioni a cui sarebbero sottoposte le "tiger stripes")
Crediti: "Thermally anomalous features in the subsurface of Enceladus’s south polar terrain" A. Le Gall et al

Il team spiega:
"Il solo meccanismo di riscaldamento conosciuto in grado di generare aumenti di temperatura prolungati come quelli osservati è la dissipazione delle forze marea guidate dalle distorsioni ritmiche di Enceladus durante la sua orbita eccentrica intorno a Saturno. A differenza di altri grandi satelliti, come Europa o Titano, la deformazione indotta dalle maree nel guscio di ghiaccio di Encelado è molto sensibile al suo spessore".
"Le quattro 'strisce di tigre' di Encelado si trovano, molto probabilmente, nella parte più sottile degli SPT. Al contrario, la potenziale frattura morta o morente si trova in una zona in cui lo spessore del guscio è da due a tre volte maggiore; cioè, dove la deformazione di marea e la connettività con l'oceano sotterraneo sono ridotte. Questo potrebbe spiegare perché questa caratteristica non è attualmente una fonte di getti. Può aver sperimentato attività eruttive in un passato recente, quando il guscio di ghiaccio era sottile e può aver cessato l'attività a causa, per esempio, della cristallizzazione dell'oceano nel sottosuolo. In alternativa, può essere in uno stato dormiente, temporaneo o permanente".

"Se il mare sotterraneo di Encelado è davvero così vicino alla superficie quanto indica questo studio, una futura missione su questa luna con un radar in grado di penetrare il ghiaccio potrebbe rilevarlo direttamente", ha dichiarato Nicolas Altobelli, project scientist della missione Cassini–Huygens all'ESA.

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Elisabetta Bonora

Sono una image processor e science blogger appassionata di astronomia, spazio, fisica e tecnologia, affascinata fin da bambina dal passato e dal futuro.
In cerca di una nuova occupazione, negli ultimi anni mi sono occupata di digital advertising, web e video analytics.
Dedico il tempo libero alla mia dolcissima bimba Sofia Vega, a questo sito (creato nel 2012 in occasione dello sbarco del rover Curiosity su Marte) ed al processing delle immagini raw scattate dalle sonde e dai rover inviati nel nostro Sistema Solare "per esplorare nuovi mondi, alla ricerca di nuove forme di vita, per arrivare là dove nessuno è mai giunto prima!" ...Ovviamente, è chiaro, sono una fan di Star Trek!

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