Titano si sta allontanando da Saturno 100 volte più velocemente del previsto

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9 Giugno 2020

Saturno sta perdendo la sua luna Titano: la sua orbita si sta espandendo e l’effetto è quello che il satellite si sta allontanando a una velocità 100 volte maggiore del previsto.

Per gli standard terrestri Titano, la luna di Saturno, è un posto strano.

Più grande del pianeta Mercurio, Titano è avvolto da una fitta atmosfera (è l’unica luna nel sistema solare ad averne una) e coperta da fiumi e mari di idrocarburi liquidi come metano ed etano. Sotto di loro c’è una spessa crosta di ghiaccio d’acqua e ancora più sotto potrebbe esserci un oceano di acqua liquida che potrebbe potenzialmente ospitare la vita.

Ora, decenni di misurazioni e calcoli hanno rivelato che l’orbita di Titano attorno a Saturno si sta espandendo, il che significa che la luna si sta allontanando sempre più dal pianeta, a una velocità circa 100 volte maggiore del previsto.

La ricerca suggerisce che Titano nacque molto più vicino a Saturno e migrò fino alla sua attuale distanza di 1,2 milioni di chilometri in 4,5 miliardi di anni.

La maggior parte dei lavori precedenti aveva predetto che lune come Titano o la luna di Giove Callisto si erano formate a una distanza orbitale simile a dove le vediamo ora

afferma Jim Fuller del Caltech, professore associato di astrofisica teorica e coautore del nuovo lavoro.

Ciò implica che il sistema lunare di Saturno, e potenzialmente i suoi anelli, si sono formati ed evoluti più dinamicamente di quanto si credesse in precedenza.

Per comprendere le basi della migrazione orbitale, possiamo guardare alla nostra luna. La luna terrestre esercita una piccola attrazione gravitazionale sul pianeta mentre orbita.

Questo è ciò che provoca le maree: i rimorchiatori ritmici della luna fanno gonfiare gli oceani della Terra da un lato all’altro. I processi di attrito all’interno della terra convertono parte di questa energia in calore, distorcendo il campo gravitazionale terrestre in modo da spingere la luna in avanti nella sua orbita. Questo fa sì che la luna acquisisca energia e si allontani gradualmente dalla terra a una velocità di circa 3,8 centimetri all’anno. Questo processo è veramente graduale, però: la Terra non “perderà” la Luna, ma finiranno entrambe “sommerse” dal sole tra circa sei miliardi di anni.

Titano esercita un’attrazione simile su Saturno, ma i processi di attrito all’interno di Saturno sono più deboli di quelli all’interno della Terra a causa della composizione gassosa di Saturno. Le teorie standard prevedono che, a causa della sua distanza da Saturno, Titano dovrebbe migrare via ad un ritmo lento di massimo 0,1 centimetri all’anno. Ma i nuovi risultati contraddicono questa previsione.

Nel lavoro pubblicato su Nature Astronomy, due team di ricercatori hanno utilizzato due tecniche per giungere allo stesso risultato.

La prima, chiamata astrometria, ha prodotto misurazioni precise della posizione di Titano rispetto alle stelle di sfondo nelle immagini prese dal veicolo spaziale Cassini. L’altra tecnica, la radiometria, ha misurato la velocità di Cassini poiché era influenzata dall’attrazione gravitazionale di Titano.

Usando due set di dati completamente indipendenti – astrometrici e radiometrici – e due diversi metodi di analisi, abbiamo ottenuto risultati pienamente concordanti

afferma Valéry Lainey prima autrice dello studio precedentemente di JPL (che Caltech gestisce per la NASA), ora dell’Osservatorio di Parigi, che ha lavorato con il team di astrometria.

I risultati sono anche in accordo con una teoria proposta nel 2016 da Fuller, che prevedeva che il tasso di migrazione di Titano fosse molto più veloce delle teorie di marea standard stimate.

La sua teoria osserva che Titano dovrebbe schiacciare gravitazionalmente Saturno con una particolare frequenza che fa oscillare fortemente il pianeta, in modo simile a come oscillando le gambe su un’altalena con il giusto ritmo fa andare sempre più in alto.

Questo processo di forzatura delle maree è chiamato blocco della risonanza. Fuller propose che l’elevata ampiezza dell’oscillazione di Saturno avrebbe dissipato molta energia, il che a sua volta avrebbe fatto sì che Titano migrasse verso l’esterno dal pianeta a un ritmo più veloce di quanto si pensasse in precedenza. In effetti, entrambe le osservazioni hanno scoperto che Titano sta migrando da Saturno ad un ritmo di 11 centimetri all’anno, più di 100 volte maggiore a quanto previsto dalle precedenti teorie.

 

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martedì 9 Giugno 2020 - 7:57
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