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Il polo rosso di Caronte è opera di Plutone

Questa immagine è stata ripresa dalla sonda della NASA New Horizons poco prima dello storico avvicinamento a Plutone del 14 luglio 2015. E' stata ottenuta combinando insieme le informazioni colore ottenute dalla Ralph/Multispectral Visual Imaging Camera (MVIC).
Questa immagine è stata ripresa dalla sonda della NASA New Horizons poco prima dello storico avvicinamento a Plutone del 14 luglio 2015. E' stata ottenuta combinando insieme le informazioni colore ottenute dalla Ralph/Multispectral Visual Imaging Camera (MVIC). Crediti: NASA/JHUAPL/SwRI

Un nuovo studio pubblicato sulla rivista Nature, conferma che la curiosa e vistosa colorazione della regione polare di Caronte è opera di Plutone, causata dal metano che fuoriesce dall'atmosfera del pianeta nano e che, intrappolato dalla gravità della luna, rimane bloccato sulla superficie ghiacciata subendo l'alterazione della luce ultravioletta.

"Chi avrebbe mai pensato che Plutone è un artista di graffiti, dipingendo a spruzzo il suo compagno con una macchia rossastra che copre un'area delle dimensioni del New Mexico?", ha commentato Will Grundy, ricercatore della missione presso il Lowell Observatory di Flagstaff (Arizona) ed autore principale del documento.

Gli scienziati avevano già ipotizzato che il metano proveniente dall'atmosfera di Plutone fosse intrappolato nel polo nord di Caronte, nella zona informalmente chiamata Mordor Macula, e venisse lentamente trasformato ma non c'erano modelli a sostegno di questa teoria.
"Sappiamo che l'atmosfera di Plutone è principalmente azoto, con un po' di metano e monossido di carbonio, quindi ci aspettiamo di ritrovare questi stessi componenti nel polo settentrionale di Caronte", aveva scritto Carly Howett, ricercatore presso il Southwest Research Institute di Boulder (Colorado), nel blog di missione.
Le regioni polari di Caronte sono molto fredde, parliamo di temperature comprese tra i -258 e i -213 gradi Celsius, troppo per sostenere materiali in forma liquida. I gas, quindi, si depositano direttamente come solidi e da solidi, se ci sono le condizioni adatte, sublimano di nuovo come gas. In questo modo parte dell'atmosfera del pianeta nano verrebbe catturata dalla superficie della luna, invece, di sfuggire completamente nello spazio. Naturalmente parte di queste sostanze diventano di nuovo gas non appena la regione polare riceve abbastanza luce ma al tempo stesso, la radiazione solare le trasforma in un nuovo prodotto con una temperatura di sublimazione più alta. Questa sostanza è chiamata "tholin" (tolina), un termine creato da Carl Sagan nel 1979 per descrivere i materiali esotici sulla superficie di Titano.

Le toline si formano per irraggiamento da parte della radiazione solare ultravioletta di composti organici semplici come metano o etano, spesso combinati con sostanze inorganiche quali l'azoto molecolare. Non esistono in natura sulla Terra ma sono state ricreate in laboratorio. Il colore dipende dal rapporto tra le diverse molecole e dalla quantità ed il tipo di radiazione a cui il materiale è esposto. Il colore può andare dal giallo, al rosso, al nero.

"Il deposito polare di Caronte si è formato probabilmente nel corso di milioni di anni, man mano che l'atmosfera di Plutone è lentamente sfuggita nello spazio ed il polo nord della luna è stato irradiato dal Sole", aveva scritto Howeet.

Ora il team di New Horizons ha cercato nei dati per costruire un modello in grado di confermare tale teoria.
Simulazioni basate su 248 anni di orbite del sistema Plutone - Caronte attorno al Sole hanno mostrato che le condizioni estreme nelle regioni polari della luna, dove 100 anni consecutivi di luce si alternano ad un secolo di oscurità, favoriscono la trasformazione del gas metano in solido.
"Le molecole di metano rimbalzano sulla superficie di Caronte fino a sfuggire nello spazio o si bloccano nel freddo polo, dove congelano formando un sottile strato di ghiaccio di metano che dura fino a quando il Sole non torna in primavera", ha detto Grundy. Ma mentre il ghiaccio di metano sublima via rapidamente, gli idrocarburi più pesanti che si sono formati nel frattempo rimangono in superficie.

Visto da New Horizons, il polo sud di Caronte era buio, avvolto nell'invernale, illuminato dalla sola luce riflessa da Plutone. Tuttavia, le immagini sembrano confermare che gli stessi processi avvengono su entrambi i poli.

"Questo studio risolve uno dei più grandi misteri che abbiamo trovato su Caronte", ha commentato il ricercatore principale della missione, Alan Stern. "Ed apre la possibilità che altri piccoli pianeti xon lune nella fascia di Kuiper possano essere caratterizzati da effetti simili di trasferimento atmosferico".

The formation of Charon’s red poles from seasonally cold-trapped volatiles [abstract]

A unique feature of Pluto’s large satellite Charon is its dark red northern polar cap. Similar colours on Pluto’s surface have been attributed to tholin-like organic macromolecules produced by energetic radiation processing of hydrocarbons. The polar location on Charon implicates the temperature extremes that result from Charon’s high obliquity and long seasons in the production of this material. The escape of Pluto’s atmosphere provides a potential feedstock for a complex chemistry. Gas from Pluto that is transiently cold-trapped and processed at Charon’s winter pole was proposed as an explanation for the dark coloration on the basis of an image of Charon’s northern hemisphere, but not modelled quantitatively. Here we report images of the southern hemisphere illuminated by Pluto-shine and also images taken during the approach phase that show the northern polar cap over a range of longitudes. We model the surface thermal environment on Charon and the supply and temporary cold-trapping of material escaping from Pluto, as well as the photolytic processing of this material into more complex and less volatile molecules while cold-trapped. The model results are consistent with the proposed mechanism for producing the observed colour pattern on Charon.

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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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