Scritto: Martedì, 25 Agosto 2020 05:22 Ultima modifica: Martedì, 25 Agosto 2020 12:47

Mare mosso nello stretto di Kraken


Moti ondosi ed increspature fanno luccicare gli idrocarburi del Kraken Mare su Titano. Ne è stato testimone lo spettrometro Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS) a bordo della gloriosa sonda della NASA Cassini, che ha navigato nel sistema di Saturno dal 2004 al 2017. 

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Due immagini del Mare Kraken riprese a 100 secondi di distanza mostrano la comparsa di scintillio (sun glitter) dovuto a onde, sia al largo che vicino alla costa, all'imboccatura del "Seldon Fretum". Due immagini del Mare Kraken riprese a 100 secondi di distanza mostrano la comparsa di scintillio (sun glitter) dovuto a onde, sia al largo che vicino alla costa, all'imboccatura del "Seldon Fretum". Credits: M. F. Heslar et al. / Planetary Science Journal 2020

 Secondo gli esperti, questo indica che nel più grande mare del satellite maggiore di Saturno si possono formare moti ondosi guidati dai venti e dall'interazione di questi ultimi con le forze di marea, soprattutto in prossimità delle coste e degli stretti.

 

Storia di una scoperta

 Bacini di idrocarburi erano stati ipotizzati su Titano ancora prima che iniziasse l'avventura Cassini-Huygens (per un approfondimento, consiglio il mio libro "Con la Cassini-Huygens nel sistema di Saturno") ma le prime testimonianze visive arrivarono solo dopo qualche anno di missione, quando l'emisfero settentrionale del sistema di Saturno iniziò ad uscire dal buio dell'inverso e la luce cominciò ad illuminare i territori settentrionali.

 In molti ricorderanno la storica foto del riflesso del Sole su lago di idrocarburi ripresa l'8 luglio del 2009, durante il fly-by T-59, all'avvicinarsi dell'equinozio di primavera nell'agosto di quell'anno.

Titan

Crediti: NASA/JPL/University of Arizona/DLR

 Il bagliore era stato rilevato dallo spettrometro VIMS, grazie alla favorevole configurazione geometrica, confermando la presenza di numerosi bacini di idrocarburi nell'emisfero settentrionale della luna. L'atmosfera nebbiosa di Titano disperde e assorbe molte lunghezze d'onda dello spettro elettromagnetico, compresa la maggior parte della luce visibile ma VIMS ha permesso agli scienziati di cercare il luccichio nelle lunghezze d'onda dell'infrarosso, radiazione in grado di penetrare nella densa atmosfera. Questa immagine è stata registrata usando una lunghezza d'onda intorno a 5 micron.
 Confrontando i rilevamenti radar con le foto riprese nel vicino infrarosso acquisite dal 2006 al 2008, gli scienziati del team Cassini furono in grado di correlare la riflessione ad un lago, in seguito chiamato Jingpo Lacus, vicino alle coste occidentali del mare noto come Kraken. Jingpo Lacus copre un'area di circa 21.000 chilometri quadrati ed il luccichio sembrava provenire da una regione del lago a circa 71 gradi di latitudine nord e 337 gradi di longitudine ovest.

 Un nuovo riflesso, così luminoso da saturare il sensore dello spettrometro, fu catturato il 21 agosto 2014.

Titano riflesso sui mari

Crediti: NASA, JPL-Caltech, U. Arizona, U. Idaho

 Tuttavia, gli scienziati non avevano ancora trovato prove evidenti di moti ondosi anche se i calcoli suggerivano che i venti sarebbero dovuti aumentare con la bella stagione. Successive osservazioni portarono alla luce casi isolati ed incerti, inclusa la famosa "Isola Magica" apparsa nel Ligeia Mare.

 

Il telerilevamento

 Sulla Terra, osservare i moti ondosi di superficie attraverso il telerilevamento è una delle attività tipiche per gli oceanografi.
 Le onde di superficie rappresentano la ruvidità macroscopica della superficie del mare che causa una curva (funzione) di riflessione ampia e speculare, cioè lo scintillio del Sole riflesso dalla superficie. Le immagini che contengono queste peculiarità possono rivelare dettagli importanti sulle condizioni ambientali, come la velocità dei venti e le correnti oceaniche ma possono svelare anche informazioni sui processi oceanografici sottomarini, come la stratificazione delle masse liquide. Per questo gli scienziati hanno puntato molto all'individuazione dei moti ondosi su Titano, dove i modelli suggerivano la tarda primavera come uno dei periodi più favorevoli grazie ad un rinforzo dei venti.

 Dall'orbita, i satelliti possono vedere gli accecanti riflessi speculari del Sole quando si trovano nella giusta geometria osservativa: lo scintillio del Sole appare come un punto luminoso in corrispondenza del punto speculare. Quest'ultimo è il punto della superficie in cui i raggi si riflettono verso l'osservatore.

sunglitterL'illustrazione qui a sinistra mostra la geometria di osservazione di un riflesso speculare (la luce solare riflessa direttamente da una superficie orizzontale) e il luccichio del Sole (le onde che inclinano la superficie del liquido verso un osservatore, come lo spettrometro VIMS della Cassini). Le linee tratteggiate indicano le direzioni normali alla superficie locale, per superfici liquide piatte e ruvide (rispettivamente rosso e arancione). L'incidenza e gli angoli di emissione sono i ed e, che sono sullo stesso piano e uguali tra loro per entrambi i casi. Oltre che dal punto speculare, il luccichio del Sole apparirà provenire anche da una direzione diversa, secondo l'inclinazione della superficie locale, la cui normale forma rispetto alla verticale un angolo θ, noto come angolo di deviazione speculare.

VIMS ha osservato i riflessi speculari solari come pixel luminosi o saturi nelle osservazioni di Titano.

 Sulla grande luna di Saturno, il ciclo idrologico del metano liquido è particolarmente attivo ed include l'evoluzione stagionale dei modelli di vento e precipitazioni. Inoltre, l'eccentricità orbitale di Titano crea effetti sulla circolazione dei venti atmosferici e del mare.

 I primi sondaggi sulle riflessioni speculari su Ontario Lacus, Jingpo Lacus e Ligeia Mare mostrarono superfici molto lisce e prive di qualsiasi indizio di moti ondosi. Una riflessione speculare osservata su Kraken Mare produsse una curva di luce non conclusiva ma che ammetteva la presenza di venti ed onde. Tuttavia, quando la primavera stava per trasformarsi in estate negli emisferi settentrionali del sistema di Saturno, furono osservati diversi pixel luminosi isolati sul Punga Mare durante il flyby T-85, fornendo la prima evidenza definitiva di onde extraterrestri. Poco dopo, iniziò il bizzarro rilevamento di "isole magiche" luminose nelle immagini RADAR all'interno del Ligeia Mare, fenomeno forse sempre associato ai moti ondosi superficiali.

 

I moti ondosi

 Come spiegano i ricercatori nell'articolo pubblicato su Arxiv, in uscita sul numero di settembre della rivista Planetary Science Journalle osservazioni fatte dallo spettrometro durante il fly-by 104 mostrano tre diversi scintillii nella Bayta Fretum, che indicano moti variegati, La Cassini ha poi osservato campi ondulati nello stretto di Seldon Fretum, Lulworth Sinus,e Tunu Sinus e lungo le coste di Bermoothes e Hufaidh Insulae, durante il fly-by T-105 e T-110.

 I luccichii del Sole sulla Bayta Fretum suggeriscono che le onde sono di vario tipo, con una vasta gamma di altezze e cause: una combinazione di maree o onde provocate dalla brezza marina che si muovono sulle secche. Seldon Fretum, invece, collega i bacini nord e sud del Kraken Mare ed è simile per dimensioni allo Stretto di Gibilterra tra il Mediterraneo e l'Atlantico. Gli scienziati si aspettavano un mare più mosso in questa zona perché è rettilineo e quindi più adatto ad incanalare le sollecitazioni.

kraken radar sun glitter

A sinistra, una mappa del Kraken Mare di Titano; a destra, un esempio di osservazioni di scintillio del Sole. Lo scintillio del Sole appare a distanza dai riflessi speculari più forti, che sono riflessi diretti causati dalla superficie del liquido verso l'osservatore.
Crediti: M. F. Heslar et al. / Planetary Science Journal 2020

 Il team ha anche trovato luccichii del Sole nel vicino arcipelago, compresa la foce di una baia e al largo delle coste di Hufaidh Insulae e Bermoothes Insula. Questi potrebbero essere dovuti ad un accumulo di onde vicino alle coste delle isole. Un'ulteriore spot scintillante lontano dalle isole potrebbe essere dovuto a una montagna sottomarina sommersa, ipotizza il team.

 "Sono stata entusiasta di veder emergere questa analisi, poiché gli stretti del Kraken sono i luoghi dove pensavamo di dover cercare questo tipo di attività ondosa guidata dal vento", ha affermato la geologa planetaria Ellen Stofan (Smithsonian National Air and Space Museum). "Penso che le prove siano forti".

 

Ma quanto sono alte le onde su Titano?

 Questo ancora non è chiaro. Sia i calcoli che gli esperimenti di laboratorio suggeriscono che su Titano sono possibili onde alte fino a 20 centimetri.
Alla distanza di Saturno dal Sole, c'è una quantità minima di luce solare che raggiunge la superficie del mare attraverso la densa atmosfera di Titano, quindi "i venti non saliranno molto oltre la velocità necessaria per generare onde poco profonde", ha detto Michael Heslar (University of Idaho) che ha guidato la ricerca. Inoltre, le maree dovrebbero essere deboli e anche nei passaggi ristretti le correnti di marea non diventeranno troppo agitate. Date queste condizioni, le onde hanno probabilmente altezze dell'ordine del centimetro. Ma è difficile dirlo senza una migliore conoscenza dei fondali marini.

 Il team suggerisce che alcuni i moti ondosi di Titano potrebbero seguire modelli di circolazione delle maree più complessi che sulla Terra; combinati con il fondale marino poco profondo daranno origine a una varietà di onde tra banchi di sabbia sommersi.

 Lo studio dei mari di Titano offre agli scienziati un'opportunità unica di studiare l'oceanografia aliena e confrontare i risultati con ciò che vediamo sulla Terra. Le correnti si comportano allo stesso modo in un mare misto di metano ed etano come nell'acqua? Il fondale marino influenza le onde come ci aspettiamo? Queste sono cose che non sapremo fino a quando non torneremo al polo nord di Titano. 

Realizzato con il contributo di Marco Di Lorenzo

 

 

Riferimenti
https://skyandtelescope.org/astronomy-news/winds-and-tides-drive-sea-waves-on-titan/
https://arxiv.org/abs/2007.00804

Altre informazioni su questo articolo

Read 181 times Ultima modifica Martedì, 25 Agosto 2020 12:47
Elisabetta Bonora

Nella vita lavorativa mi occupo di web, marketing e comunicazione, digital marketing. Nel tempo libero sono un'incontenibile space enthusiast e mamma di Sofia Vega.
Mi occupo di divulgazione scientifica, attraverso questo web, collaborazioni con riviste del settore ed image processing delle foto provenienti dalle missioni robotiche. Appassionata di astronomia, spazio, fisica e tecnologia, affascinata fin da bambina dal passato e dal futuro. Nel 2019 è uscito il mio primo libro "Con la Cassini-Huygens nel sistema di Saturno".
Amo le missioni robotiche inviate 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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