Saturno è il pianeta più coreografico del Sistema Solare. Il gigante gassoso, secondo a Giove per dimensioni, è circondato da sette anelli concentrici principali attorno ai quali orbitano un esercito di oltre 80 lune, tra satelliti maggiori e piccoli oggetti. Nonostante sia uno dei pianeti più studiati, però, conserva ancora molti misteri, come l'origine dei suoi anelli e la loro età.

La ricerca, pubblicata su The Astrophysical Journal e guidata da Luis Todorow, ricercatore presso la Scuola di Fisica e Astronomia dell'Università di Glasgow, potrebbe aver trovato delle risposte.
Lo studio, basato su decine di simulazioni al computer, ha utilizzato i dati raccolti dalla missione Cassini della NASA, che ha orbitato attorno al pianeta per 13 anni tra il 2004 e il 2017.

La sonda ha scoperto che il materiale che compone gli anelli, osservati per la prima volta da Galileo Galilei nel 1610, è costituito prevalentemente da ghiaccio e frammenti incontaminati di polvere. Secondo i dati raccolti dalla missione, dovrebbero anche essere piuttosto giovani e avere solo pochi milioni di anni. Potrebbero essersi formati a seguito di una collisione, così il team di ricerca ha utilizzato il potente supercomputer COSMA, ospitato dall’Università di Durham come parte della struttura DiRAC (Distributed Research Utilizing Advanced Computing) del Regno Unito, per simulare quasi 200 scenari d'impatto.

Queste simulazioni idrodinamiche sono state condotte utilizzando il software open source SWIFT con una risoluzione 100 volte superiore rispetto agli studi precedenti, offrendo agli scienziati migliori informazioni sulla storia del sistema di Saturno.

I risultati hanno rivelato che una collisione tra due lune grandi come Dione e Rea (che hanno diametri equivalenti rispettivamente a un terzo e poco meno della metà del diametro della luna terrestre), potrebbe spiegare l’esistenza degli anelli.

"Abbiamo testato un'ipotesi sulla recente formazione degli anelli di Saturno e abbiamo scoperto che l'impatto di lune ghiacciate è in grado di inviare abbastanza materiale vicino a Saturno per formare gli anelli che vediamo ora", ha affermato nel comunicato Vincent Eke, professore associato presso il Dipartimento di Fisica, Institute for Computational Cosmology dell'Università di Durham.


Nascita di nuove lune

Sebbene gli anelli siano costituiti quasi esclusivamente da ghiaccio, gli scienziati ritengono che le lune ghiacciate di Saturno abbiano nuclei rocciosi. Le simulazioni hanno confermato che i frammenti ghiacciati e quelli rocciosi si disperderebbero in modi diversi dopo una collisione.

Il ghiaccio si muoverebbe nel limite di Roche di Saturno per formare gli anelli. Questo è il confine dove la gravità del materiale orbitante è più debole delle forze di marea del corpo attorno a cui orbita. Fu Édouard Albert Roche stesso, studiando gli anelli di Saturno nel 1850, a verificare che il limite di Roche, di poco superiore ai 2,44 raggi planetari, si posizionava leggermente al di fuori dell'anello più esterno (l'anello F), all'interno del quale effettivamente non esistono corpi rilevanti.
Il materiale roccioso più pesante, invece, tenderebbe a fondersi in nuove lune.

"Questo scenario porta naturalmente ad anelli ricchi di ghiaccio perché quando le lune progenitrici si scontrano l'una con l'altra, la roccia nei nuclei dei corpi in collisione viene dispersa meno ampiamente del ghiaccio sovrastante", ha detto Eke.

Le lune coperte di ghiaccio di Saturno sono di grande interesse per gli scienziati poiché alcune di esse, come la piccola Encelado, potrebbero ospitare ambienti abitabili.
Il dottor Jacob Kegerreis, laureato alla Durham University e ora ricercatore presso l’Ames Research Center della NASA nella Silicon Valley in California, ha dichiarato: “C’è così tanto che ancora non sappiamo del sistema di Saturno, comprese le sue lune che ospitano ambienti che potrebbero essere adatti alla vita, quindi è emozionante utilizzare grandi simulazioni come queste per esplorare in dettaglio come avrebbero potuto evolversi”.