Scritto: Venerdì, 07 Giugno 2013 05:37 Ultima modifica: Venerdì, 07 Giugno 2013 07:11

Cassini, nebbia su Titano: identificati i responsabili


Gli scienziati che lavorano con i dati di missione della NASA Cassini hanno confermato la presenza di idrocarburi complessi nell'atmosfera superiore della più grande luna di Saturno, Titano, responsabili degli aggregati in grado di generare un caratteristico velo arancio-marrone.

Questi idrocarburi policiclici aromatici (PAH) si aggregano in particelle più grandi man mano che si scende di quota, fino a cadere sulla superficie come "fiocchi" di neve.

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"Courtesy NASA/JPL-California Institute of Tecnology." processing 2di7 & titanio44

Gli scienziati che lavorano con i dati di missione della NASA Cassini hanno confermato la presenza di idrocarburi complessi nell'atmosfera superiore della più grande luna di Saturno, Titano, responsabili degli aggregati in grado di generare un caratteristico velo arancio-marrone.

La presenza di questi idrocarburi complessi inanellati, conosciuti come gli idrocarburi policiclici aromatici (PAH), spiega l'origine delle particelle di aerosol presenti nello strato più basso di foschia che avvolge la superficie della luna.
I PAH si aggregano in particelle più grandi man mano che si scende di quota, fino a cadere sulla superficie come "fiocchi" di neve.

Formazione della nebbia su Titano

Credit: ESA/ATG medialab

"Con l'enorme quantità di metano nella sua atmosfera, lo smog di Titano è come quello di Los Angel sotto steroidi", spiega Scott Edgington, scienziato della Cassini presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA, Pasadena, in California.
"Questi nuovi documenti utilizzando i dati della Cassini e fanno luce su come le pesanti molecole di idrocarburi complessi che compongono lo smog di Titano si vanno a formare dalle molecole più semplici in atmosfera. Ora che sono stati identificati, in futuro, la missione Cassini permetterà di studiare la loro variazione stagionale".

Di tutti i corpi del Sistema Solare, la grande luna di Saturno è quella che ha un'atmosfera simile alla Terra: come quella del nostro pianeta, è composta da azoto molecolare. A differenza dell'atmosfera terrestre, tuttavia, Titano contiene solo piccole tracce di ossigeno e acqua.
Un'altra molecola, il metano, svolge un ruolo simile a quello dell'acqua nell'atmosfera terrestre e costituisce circa il 2 per cento dell'atmosfera di Titano.
Gli scienziati ipotizzano che l'atmosfera presente oggi sulla luna di Saturno assomigli a quella della Terra primordiale.

Quando la luce solare o le particelle altamente energetiche dalla bolla magnetica di Saturno colpiscono gli strati atmosferici di Titano a 1.000 chilometri di quota, le molecole di azoto e metano vengono interrotte. Ciò provoca la formazione massiccia di ioni ed elettroni positivi che innescano una catena di reazioni chimiche, producendo una varietà di idrocarburi.
Tali reazioni possono condurre alla produzione di aerosol a base di carbonio, grandi aggregati di atomi e molecole che si trovano negli strati più bassi della foschia che avvolge Titano, ben al di sotto dei 500 chilometri.
ll processo è simile a quello che avviene sullaTerra, dove lo smog inizia con la luce del Sole rompendo gli idrocarburi che vengono emessi in aria e il risultante si ricombina a formare molecole più complesse.

L'aerosol presente nella bassa atmosfera di Titano è stato studiato sfruttando i dati rilevati dalla sonda Huygens, dell'Agenzia Spaziale Europea, durante la discesa sulla luna nel 2005 insieme ai dati rilevati tra luglio ed agosto 2007 dallo spettrometro di mappatura visiva e infrarossa della Cassini, VIMS.

"Possiamo finalmente confermare che i PAH svolgono un ruolo importante nella produzione della bassa foschia su Titano e che le reazioni chimiche che portano alla formazione della foschia iniziano nell'alta atmosfera", spiega l'autore dello studio Manuel López-Puertas, dell'Astrophysics Institute of Andalucia di Granada, Spagna.

Il team stava studiando l'emissione delle varie molecole nell'atmosfera di Titano quando ha notato una diversità nelle caratteristiche dello spettro di emissione del metano ed ha iniziato a sospettare che nascondesse qualcosa.

Nella ricerca anche l'Italia ha avuto un ruolo importante.

Bianca Maria Dinelli, della sezione di Bologna dell’ISAC-CNR di Bologna, è autrice di un articolo correlato pubblicato sulla rivista Geophysical Research Letters.

Il team italiano ha svolto un ruolo determinante per identificare le sostanze chimiche responsabili dell'anomalia, rilevata comunque solo di giorno e quindi strettamente connessa all'attività solare.

"La lunghezza d’onda centrale di questo segnale, a circa 3,28 micron, è quella tipica dell’emissione da composti aromatici – molecole di idrocarburi in cui gli atomi di carbonio sono legati tra loro in strutture a forma di anello", spiega Dinelli.

"I PAH sono molto efficienti nell'assorbire la radiazione ultravioletta del Sole, ridistribuendo l'energia all'interno delle molecole e, infine, sull'emissione a lunghezze d'onda infrarosse", spiega Alberto Adrian, dell’Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali (INAF) di Roma, co-autore dello studio.

"Questi agglomerati di macromolecole che si formano a quote alte, attorno ai 800-1000 km, lentamente sedimentano verso il basso e si accrescono fino a formare particelle sempre più grandi che costituiscono lo strato di smog che circonda la luna".
"Questa scoperta è molto importante perché spiega il processo la formazione dell’aerosol che pervade pesantemente tutta l’atmosfera di Titano conferendo alla luna di Saturno quel suo aspetto opaco e giallastro che si vede in molte fotografie realizzate in luce visibile".

Alle quote atmosferiche studiate è stato rilevato un po' di benzene ma la sua presenza non era sufficiente a spiegare la firma "anomala" (come è definita dallo stesso staff) rilevata nello spettro di emissione del metano.
Come dimostrato dalle simulazioni, comparate con i dati NASA, il tutto è dovuto alla presenza dei PAH, le cui molecole sono composte in media da 34 atomi di carbonio disposti su circa 10 anelli.
I PAH a loro volta si formano per la fotoionizzazione di molecole nell’atmosfera superiore di Titano, coagulano in aggregati più grandi e sprofondano verso il basso sulla superficie di Titano, generando quell'aerosol responsabile della fitta foschia.

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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.
Nella vita lavorativa mi occupo di web, marketing e comunicazione, digital marketing.
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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