Saturno: gli anelli nascono da un antica luna

Foto del pianeta Saturno i cui anelli nascono da un antica luna

Gli anelli di Saturno potrebbero essersi formati 100 milioni di anni fa, quando una antica luna ghiacciata fu distrutta dalla immensa gravità del pianeta. Questa teoria secondo una nuova ricerca (rif.) pubblicata su Science lega la creazione degli anelli con lo spostamento all’esterno di Titano e la risonanza tra la rotazione di Saturno e Nettuno.

Da decenni è vivace il dibattito sull’età degli anelli di Saturno. Alcuni scienziati pensavano che gli anelli potessero essere vecchi quanto il pianeta stesso. Ma già agli albori degli anni ’80 Peter Goldreich del Caltech e Scott Tremaine del MIT ipotizzarono un età di circa 100 milioni di anni in base alla velocità delle particelle ghiacciate e la frequenza con cui si scontrano.

L’età degli anelli

Con la missione Cassini su Saturno nel 2017, sono arrivate ulteriori prove a favore della giovane età degli anelli. L’analizzatore di polvere cosmica, del veicolo spaziale, ha misurato la caduta di polvere interplanetaria sugli anelli. Sulla base della misurazione di Cassini della massa degli anelli, hanno scoperto che appena l’1% degli anelli era costituito da polvere, a conferma della loro giovane età. Nonostante la scoperta, alcuni scienziati che si occupano di formazioni planetarie, hanno esortato tutti a mantenere una certa cautela. 

Questi ultimi affermano che parte della polvere interplanetaria potrebbe essere attratta maggiormente dallo stesso Saturno, mantenendo così gli anelli puliti e facendoli sembrare più giovani di quanto non siano in realtà. Oggi una nuova ricerca, guidata da Jack Wisdom del MIT, ha trovato il meccanismo fisico che non solo spiega l’inclinazione dell’asse di rotazione di Saturno e l’eccentricità dell’orbita della sua luna più grande Titano, ma che stabilisce anche che l’età degli anelli deve essere vicino a 100 milioni di anni. “Il nostro scenario è la prima spiegazione che prevede l’età degli anelli”, ha detto Wisdom.

L’obliquità di Saturno, ovvero quanto il pianeta è inclinato rispetto al piano orbitale del Sistema Solare, è di 26,7°. Nel 2021, gli scienziati guidati da Melaine Saillenfest dell’Observatoire de Paris hanno mostrato che lo spostamento verso l’esterno della luna Titano potrebbe aver causato il ribaltamento di Saturno. Il pianeta oscilla anche sul suo asse in un fenomeno chiamato precessione:  il cambiamento della direzione dell’asse di rotazione di un corpo in movimento rotatorio. 

La risonanza con Nettuno

Non è insolito che l’asse di rotazione di un pianeta preceda. Anche l’asse di rotazione della Terra precesse nel corso di migliaia di anni. Oggi il Polo Nord terrestre punta più o meno verso la Stella Polare, ma tra qualche migliaio di anni la precessione farà puntare il Polo Nord verso la stella Vega. Nel caso di Saturno, la precessione è indotta principalmente da Titano poiché la gravità del Sole attira sulla luna. Questo genera una forza di torsione che nel caso di Saturno, agisce sull’asse di rotazione di Saturno, spostandolo.

L’aumentare della frequenza della precessione di Saturno, fece entrare il pianeta stesso in risonanza con la precessione dell’orbita di Nettuno. Una risonanza è un effetto di amplificazione, sarebbe paragonabile allo spingere un bambino su un’altalena. Quando lo si fa al momento giusto, l’ampiezza dell’oscillazione aumenta. L’unica differenza è che le risonanze nel Sistema Solare sono di origine gravitazionali e sono legate a specifiche frequenze. Tuttavia, oggi la frequenza della precessione di Saturno e la precessione dell’orbita di Nettuno non sono in risonanza, ma sono appena al di fuori di essa, le loro frequenze non combaciano del tutto.

Formazione degli anelli di Saturno da un antica luna

Potrebbe essere successo qualcosa che abbia spostato Saturno e Nettuno fuori dalla risonanza ? “Proponiamo che ci fosse un satellite aggiuntivo che è stato perso a causa di una caotica instabilità orbitale. L’incontro ravvicinato con Saturno ha distrutto il satellite ed ha formato gli anelli”, ha affermato Wisdom, che battezza l’ipotetica luna “Chrysalis”.

Il team di Wisdom propone che anche Chrysalis abbia contribuito alla forza che ha spinto Saturno, portando il pianeta alla risonanza con Nettuno. Tuttavia, le simulazioni al computer mostrano che tra 100 e 200 milioni di anni fa, anche Chrysalis sarebbe entrata in risonanza orbitale con Titano. Questa risonanza avrebbe dato a Chrysalis una spinta, come il bambino su un’altalena, e ne avrebbe destabilizzato l’orbita. La spinta infine avrebbe spinto il satellite troppo vicino a Saturno dove le maree gravitazionali lo hanno lacerato dando vita ad i famosi anelli. 

Scott Tremaine, che per primo ha ipotizzato la giovane età, descrive il nuovo lavoro come “notevole”, aggiungendo che: “Naturalmente, non sapremo mai con certezza se un satellite in più fosse presente nel sistema di Saturno. Ma la teoria risolve contemporaneamente i quattro enigmi del pianeta, aumentando di molto l’autorevolezza stessa dell’ipotesi proposta”.

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