Gli strati superiori nelle atmosfere dei giganti gassosi – Saturno, Giove, Urano e Nettuno – sono caldi, proprio come quelli sulla Terra. Ma a differenza del nostro pianeta, il Sole è troppo lontano per spiegare le alte temperature. La sua fonte di calore è stata uno dei grandi misteri della scienza planetaria.
Una nuova analisi dei dati del veicolo spaziale Cassini della NASA ha trovato una valida spiegazione di quel che mantiene così caldi gli strati superiori di Saturno e, forse, degli altri giganti gassosi: le aurore ai poli nord e sud del pianeta. Le correnti elettriche, innescate dalle interazioni tra venti solari e particelle cariche delle lune di Saturno, formano aurore e riscaldano l’atmosfera superiore (come accade con le aurore terrestri, il loro studio informa gli scienziati di ciò che sta accadendo nell’atmosfera del pianeta).
Lo studio
Il lavoro, pubblicato il 6 aprile sulla rivista Nature Astronomy, ha restituito la mappatura più completa della temperatura e della densità dell’atmosfera superiore di un gigante gassoso – una regione che, in generale, è stata poco conosciuta.
Costruendo un quadro completo di come il calore circola nell’atmosfera, gli scienziati sono in grado di comprendere meglio come le correnti elettriche aurorali riscaldano gli strati superiori dell’atmosfera di Saturno e spingono i venti.
Il sistema eolico globale può distribuire questa energia, che inizialmente viene depositata vicino ai poli verso le regioni equatoriali, riscaldandole a una temperatura doppia rispetto al solo riscaldamento solare. “I risultati sono fondamentali per la nostra comprensione generale delle atmosfere superiori planetarie e sono una parte importante dell’eredità di Cassini“, ha dichiarato l’autore Tommi Koskinen, membro del team UVIS (Ultraviolet Imaging Spectograph) di Cassini. “Aiutano a risolvere la questione del perché la parte superiore dell’atmosfera è così calda mentre il resto dell’atmosfera – a causa della grande distanza dal Sole – è freddo“.
Gestito dal JPL della NASA, nel sud della California, Cassini era una sonda che ha osservato Saturno per più di 13 anni prima di rimanere “senza carburante”. La missione è precipitata nell’atmosfera del pianeta a settembre 2017, in parte per proteggere la luna Encelado, che Cassini ha trovato avere condizioni adeguate per la vita. Ma prima della sua caduta, Cassini ha realizzato 22 orbite molto vicine di Saturno, un palcoscenico chiamato Grand Final.
E’ stato proprio durante questo Grand Final che sono stati raccolti i dati chiave per la nuova mappa della temperatura dell’atmosfera di Saturno. Per sei settimane, Cassini ha preso di mira diverse stelle luminose nelle costellazioni di Orione e del Cane Maggiore mentre passavano dietro Saturno. Mentre la sonda osservava le stelle sorgere e tramontare attraverso il pianeta gigante, gli scienziati hanno analizzato come la luce delle stelle cambiava mentre attraversava l’atmosfera.
La misurazione della densità dell’atmosfera ha fornito agli scienziati le informazioni di cui avevano bisogno per trovare le temperature (la densità diminuisce con l’altitudine e il tasso di diminuzione dipende dalla temperatura). Hanno scoperto che le temperature raggiungono un picco vicino alle aurore, indicando che le correnti elettriche aurorali riscaldano l’atmosfera superiore. E le misurazioni di densità e temperatura hanno aiutato gli scienziati a scoprire le velocità del vento.
Comprendere l’atmosfera superiore di Saturno, dove il pianeta incontra lo spazio, è fondamentale per comprendere lo spazio meteorologico e il suo impatto su altri pianeti nel nostro Sistema Solare, nonché sugli esopianeti attorno ad altre stelle.
