Scritto: Mercoledì, 21 Settembre 2016 16:43 Ultima modifica: Giovedì, 22 Settembre 2016 10:46

Le nuvole impossibili di Titano


Vi ricordate il vortice mostruoso avvistato dalla Cassini a maggio 2012 al polo sud di Titano? Apparso dal nulla, sta ancora facendo discutere gli scienziati sulla sua formazione.

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Titano ripreso dalla sonda della NASA Cassini in infrarosso e metano, durante il fly-by T-90 (https://flic.kr/p/eaAaUV) Titano ripreso dalla sonda della NASA Cassini in infrarosso e metano, durante il fly-by T-90 (https://flic.kr/p/eaAaUV) Crediti: NASA/JPL/Space Science Institute - Processing: Elisabetta Bonora & Marco Faccin / aliveuniverse.today

Diversi decenni fa, la sonda della NASA Voyager 1 aveva fotografato qualcosa di molto simile.
Nell'immagine qui sotto ripresa il 23 agosto del 1981 da una distanza di 2,3 milioni di chilometri, l'emisfero meridionale appare più chiaro, un sistema nuvoloso è visibile vicino all'equatore mentre una sorta di collare scuro è presente al polo nord.

NASA Voyager 1 - PIA01532

Crediti: NASA/JPL

Titano è l'unico satellite del Sistema Solare avvolto da una densa atmosfera.
Come il nostro pianeta, il suo clima è governato dall'alternarsi delle stagioni ma, dato che impiega circa 29 anni a compiere il percorso attorno al Sole insieme a Saturno, ogni stagione dura circa sette anni terrestri. Dopo la Voyager 1, quando nell'emisfero settentrionale era di nuovo inverno, anche la Cassini, appena giunta a destinazione nel 2004, aveva avvistato qualcosa al polo nord.

Il successivo cambio stagionale è avvenuto nel 2009, quando la primavera è subentrata all'inverno nell'emisfero settentrionale e l'estate si è trasformata in autunno nell'emisfero meridionale. Ed ecco che a maggio 2012, una sorta di "cappuccio" è apparso al polo sud della grande luna di Saturno (immagine in apertura).

La nuvola è ritenuta un segno dei cambiamenti stagionati, in particolare dell'entrata di un inverno rigido.
Situata nella stratosfera, è un cocktail di carbonio ed azoto noto come dicianoacetilene (C4N2) ma "il suo aspetto va contro tutto ciò che sappiamo su come si formano le nubi su Titano", ha dichiarato Carrie Anderson, del team CIRS (Composite Infrared Spectrometer), lo spettrometro a bordo della Cassini.

Quello che ha lasciato perplessi gli scienziati fin dai tempi della Voyager 1 è stata la quantità esigua di gas di dicianoacetilene rilevata rispetto a quella che sarebbe stata necessaria per formare una struttura del genere.
I risultati dalla Cassini non sono stati poi così diversi. CIRS, che può identificare le impronte spettrali dei singoli componenti chimici nell'atmosfera, ha trovato dicianoacetilene congelato in alta quota ma nessuna traccia di questa sostanza sotto forma di vapore. E ciò è molto strano perché tipicamente le nuvole si formano per condensa.
Sulla Terra, abbiamo familiarità con il ciclo di evaporazione e condensazione dell'acqua, su Titano avviene qualcosa di analogo ma con il metano. Un processo di condensazione diverso avviene, invece, nella stratosfera della luna di Saturno, la regione al di sopra della troposfera, ai poli nord e sud durante la stagione invernale. In questo caso, gli strati di nubi condensano quando il modello di circolazione globale costringe i gas caldi a scendere verso il polo. Questi condensano perché si trovano ad attraversare strati atmosferici sempre più freddi. Si forma una nuvola quando la temperatura dell'aria e la pressione sono favorevoli a condensare il vapore in ghiaccio. Ma per il dicianoacetilene i conti non tornano: gli scienziati hanno calcolato che avrebbero bisogno di una quantità del gas sotto forma di vapore almeno 100 volte superiore per formare un sistema nuvoloso come quello osservato dalla Cassini.

Una spiegazione potrebbe essere che il C4N2 non si formi per condensazione ma per reazioni su altri tipi di particelle ghiacciate.
Nel processo proposto, un primo passo è la formazione di particelle di ghiaccio di cianoacetilene (HC3N), una molecola organica la cui distribuzione nell'atmosfera della luna era stata monitorata anche da Terra con l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Poiché questi piccoli frammenti di ghiaccio si muovono verso il basso attraverso la stratosfera di Titano, vengono rivestiti da acido cianidrico (HCN), dando vita a particelle ghiacciate con un nucleo ed un guscio costituiti da due diverse sostanze chimiche. A questo punto, si possono innescare delle reazioni, sia dal nucleo che dal guscio, che producono dicianoacetilene ed idrogeno. Questa viene chiamata "chimica dello stato solido" perché coinvolge la materia in fase solida, ghiaccio in questo caso.
I ricercatori hanno avuto l'idea pensando a quanto accade sulla Terra nella formazione delle nubi stratosferiche polari che, inglobando prodotti dell'inquinamento, sono parte attiva nel processo di distruzione dell'ozono.

Chimica allo stato solido nelle nubi di Titano

Crediti: NASA/JPL-Caltech/GSFC

"La composizione stratosferica polare di Titano e della Terra non potrebbero essere più diverse", ha commentato Michael Flasar, ricercatore principale CIRS al Goddard.
Ma "è sorprendente vedere come la fisica alla base di entrambe le atmosfere porta ad una chimica analoga nella formazione delle nuvole".

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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.
Mi occupo di web, web marketing e comunicazio online e sono alla ricerca di nuove opportunità (visita il mio sito elisabettabonora.info!).
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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