giovedì 23 luglio 2009

Titano, la grande luna di metano di Saturno




Titano è il più grande satellite naturale del pianeta Saturno, ed uno dei corpi rocciosi più massicci dell'intero sistema solare; supera in dimensioni il pianeta Mercurio e il pianeta nano Plutone, ed è il secondo satellite del Sistema solare dopo Ganimede. Si tratta inoltre dell'unico satellite in possesso di una densa atmosfera, che in passato ha impedito uno studio dettagliato della sua superficie dalla Terra; con la recente missione spaziale Cassini-Huygens, tuttavia, è stato possibile studiare l'oggetto da distanza ravvicinata, ed il lander Huygens è atterrato con successo sul suolo titaniano.
L'atmosfera titaniana appare ricca di metano, e la temperatura superficiale media è molto vicina al punto triplo del metano, dove possono coesistere le forme liquida, solida e gassosa di questo composto.
Misure condotte con telescopi terrestri hanno evidenziato che la superficie non è uniforme, e presenta quelli che potrebbero essere dei continenti.

CENNI STORICI

Titano fu scoperto il 25 marzo 1655 dall'astronomo olandese Christiaan Huygens; si trattava del primo satellite naturale ad essere individuato dopo i satelliti galileiani di Giove.

Huygens lo denominò semplicemente, in lingua latina, Luna Saturni ("il satellite di Saturno"), ad esempio nell'opera De Saturni Luna observatio nova del 1656. Quando più tardi Giovanni Domenico Cassini scoprì quattro nuovi satelliti, li volle chiamare Teti, Dione, Rea e Giapeto (complessivamente noti come satelliti lodicei); la tradizione di battezzare i nuovi corpi celesti scoperti in orbita attorno a Saturno proseguì, e Titano iniziò ad essere designato, nell'uso comune, come Saturno VI, perché apparentemente sesto in ordine di distanza dal pianeta.

Il nome di Titano venne suggerito per la prima volta da John Herschel (figlio del più celebre William Herschel), nella sua pubblicazione Risultati delle osservazioni astronomiche condotte presso il Capo di Buona Speranza del 1847. Di conseguenza iniziò la tradizione di denominare gli altri satelliti saturniani in onore dei titani della mitologia greca, o delle sorelle e dei fratelli di Cronos.

OSSERVAZIONE

La magnitudine apparente di Titano da Terra oscilla fra 7,9 ed 8,7; il satellite non si trova mai ad una distanza angolare da Saturno superiore a 20 raggi saturniani. Sebbene chiaramente invisibile ad occhio nudo, Titano può essere individuato attraverso piccoli telescopi (con diametro maggiore di 5 cm) o binocoli particolarmente potenti; il diametro apparente del suo disco è mediamente pari a 0,8 secondi d'arco.

ORBITA E ROTAZIONE

Titano orbita intorno a Saturno in 15 giorni e 22 ore. Come la Luna e molti altri satelliti dei giganti gassosi, il suo periodo orbitale è identico al suo periodo di rotazione; Titano è quindi in rotazione sincrona con Saturno. L'orbità presenta un'eccentricità di 0,0288 ed un'inclinazione di 0,348° rispetto al piano equatoria di Saturno [1].

Titano è in risonanza orbitale 3:4 con il piccolo ed irregolare Iperione. Da un'analisi basata su modelli teorici, è ritenuta improbabile un'evoluzione lenta e progressiva della risonanza, durante la quale Iperione sarebbe migrato da un'orbita caotica all'attuale. Piuttosto, Iperione si è probabilmente formato in una fascia orbitale stabile, mentre Titano, più massiccio, assorbiva o scacciava gli oggetti che gli si trovavano in fasce orbitali intrinsecamente instabili [2].

GEOLOGIA

Titano è stato a lungo ritenuto il satellite più grande del sistema solare; in verità le prime osservazioni da Terra sono state disturbate dalla sua densa atmosfera, che ha causato una stima per eccesso delle dimensioni reali del corpo [3]. In verità il satellite gioviano Ganimede è leggermente più grande di Titano, oltre che più massivo.

Le proprietà fisiche di Titano sono simili a quelle di Ganimede e Callisto [4], del satellite nettuniano Tritone e di Plutone; la massa del satellite viene data verosimilmente per metà da ghiaccio e per l'altra metà da materiale roccioso.

La sua struttura interna è probabilmente stratificata, con un nucleo roccioso dal diametro di circa 3400 km circondato da strati composti da diverse forme cristalline del ghiaccio [5]. L'interno di Titano potrebbe essere ancora caldo, e vi potrebbe essere uno strato liquido composto da acqua ed ammoniaca situato fra il nucleo roccioso e la crosta ghiacciata. Prove a sostegno di questa ipotesi sono state recentemente scoperte dalla sonda Cassini, nella forma di onde radio ELS naturali nell'atmosfera della luna. Si ritiene che la superficie di Titano sia poco riflettente per le onde ELS; queste, quindi, dovrebbero venir riflesse da una superficie di separazione tra uno strato ghiacciato ed uno liquido in un oceano presente al di sotto della superficie. [6]. Inoltre, dal confronto fra le immagini raccolte nell'ottobre del 2005 ed il maggio del 2007, appare evidente una traslazione della crosta anche di 30 km, per effetto dei venti atmosferici. Ciò avvalora l'ipotesi della presenza di uno strato liquidio all'interno del pianeta sul quale galleggerebbe il leggero strato superficiale [7].

Sebbene la composizione chimica titaniana sia analoga a quella degli altri satelliti naturali di Saturno, e in particolar modo Rea, Titano presenta una densità maggiore, per via della compressione gravitazionale.

ATMOSFERA

Titano è l'unico satellite naturale del sistema solare a possedere un'atmosfera sviluppata; la sua scoperta risale al 1944, quando Gerard Kuiper, facendo uso di tecniche spettroscopiche, stimò la pressione parziale del metano in 10 kPa. In seguito, le osservazioni condotte da distanza ravvicinata nell'ambito del programma Voyager hanno permesso di determinare che l'atmosfera titaniana è più densa di quella terrestre, con una pressione alla superficie di circa il 50% maggiore, e le sue imponenti formazioni nuvolose rendono impossibile l'osservazione diretta della superficie. La foschia visibile nell'immagine a fianco contribuisce a sostenere un effetto serra al contrario, che, aumentando l'albedo del satellite e riflettendo la luce incidente nello spazio, ne diminuisce la temperatura superficiale.

L'atmosfera si compone al 98,4% di azoto, all'1,4% di metano. Sono presenti tracce di numerosi altri gas.

SUPERFICIE

La missione Cassini ha rilevato che la superficie di Titano è relativamente liscia: le poche formazioni simili a crateri da impatto sembra siano state riempite, forse da piogge di idrocarburi o vulcani. L'area attualmente mappata non sembra presentare variazioni in altezza maggiori di 50 metri [8]; tuttavia l'altimetria radar ha coperto al momento solo parte della regione polare Nord.

La superficie di Titano è segnata da vaste regioni di terreno chiaro e scuro, inclusa un'area grande come l'Australia identificata dalle immagini all'infrarosso provenienti dal Telescopio spaziale Hubble e dalla sonda Cassini. Questa regione è stata chiamata Xanadu ed è relativamente elevata. Ci sono altre zone scure presenti su Titano, osservate dal suolo e dalla sonda Cassini. Si ipotizza che possano essere mari di metano o etano, ma altre osservazioni sembrano indicare altre ipotesi. Inoltre sono state individuate alcuni segni lineari misteriosi, che potrebbero indicare attività tettoniche, e regioni con materiale chiaro intersecate da lineamenti scuri.

L'ipotesi della presenza di laghi o addirittura mari di metano[9], formulata da tempo dagli scienziati, ha recentemente trovato conferma[10] nelle analisi dei dati raccolti dalla sonda Cassini, che hanno permesso di identificare un lago contenente etano, in una soluzione liquida assieme a metano e altri idrocarburi. Questa scoperta conferma la teoria che sul satellite di Saturno sia presente un ciclo idrologico basato sul metano, analogo a quello terrestre basato sull'acqua. Sono stati infatti trovati indizi consistenti di fenomeni di evaporazione, piogge e canali naturali scavati da fluidi.

Inoltre, la sonda Cassini ha osservato variazioni della superficie coerenti con eruzioni di criovulcani. A differenza dei vulcani attivi sulla Terra, i vulcani di Titano eruttano presumibilmente acqua, ammoniaca (che non potrebbe essere altresì presente in superficie, ma la cui identificazione appare ancora dubbia) e metano nell'atmosfera, dove congelano rapidamente ricadendo al suolo. Un'alternativa a questa ipotesi è che le variazioni superficiali siano derivate dallo spostamento di detriti in seguito a piogge di idrocarburi.[11][12]

ESPLORAZIONI DI TITANO

Titano è stato sorvolato per la prima volta dalle sonde automatiche statunitensi Voyager 1 (la cui traiettoria è stata modificata per favorire un passaggio ravvicinato) e Voyager 2. Sfortunatamente la Voyager 1 non era provvista di alcuno strumento in grado di vedere attraverso la densa atmosfera del pianeta, una circostanza che non era stata assolutamente prevista; solo molti anni più tardi tecniche di manipolazione intensiva delle immagini riprese attraverso il filtro arancione della sonda hanno permesso di ricavare quelle che sono a tutti gli effetti le prime fotografie mai scattate della regione di Xanadu, ritenuta dagli scienziati probabilmente una catena montuosa o un altopiano.

Quando la Voyager 2 raggiunse il sistema di Saturno, apparve chiaro che un possibile cambio di traiettoria per favorire un incontro ravvicinato con Titano avrebbe impedito la prosecuzione del viaggio verso Urano e Nettuno; dati gli scarsi risultati ottenuti dalla sonda gemella, la NASA decise di rinunciare alla possibilità, e la sonda non fu attivamente impiegata per uno studio intensivo di Titano.

La grande mole di dati attualmente conosciuti sul satellite è quasi interamente dovuta alla missione spaziale italo-euro-statunitense Cassini-Huygens. La sonda ha raggiunto Saturno il 1 luglio 2004, quando ha avviato le prime attività di mappatura della superficie di Titano attraverso strumenti radar; il primo sorvolo diretto del satellite è avvenuto il 26 ottobre 2004 [1], ad una distanza record di appena 1200 km dall'atmosfera titaniana. Gli strumenti di Cassini hanno subito individuato strutture superficiali chiare e scure che sarebbero state invisibili all'occhio umano.

Dalla sonda madre è stato sganciato il modulo di terra Huygens, privo di motori, che il 14 gennaio 2005 si è tuffato con successo nella densa atmosfera di Titano, raggiungendone la superficie, dopo una lunga discesa. La sonda, al contrario di quanto sostenuto da alcune teorie, non ha individuato tracce di liquidi di alcun tipo sulla superficie. La consistenza del suolo di Titano è tuttavia risultata simile a quella della sabbia bagnata, e non si esclude che il terreno sia periodicamente irrorato da flussi liquidi.

Oltre ad osservazioni di remote sensing (una camera e una radar SAR), Huygens ha trasmesso a Terra una registrazione audio ottenuta grazie ad un microfono progettato dall'italiano Marcello Fulchignoni e realizzato dalla Galileo Avionica (Finmeccanica). I dati in formato audio riportano prima un silenzio profondo, come doveva essere sulla Terra prima della vita, poi suoni che potrebbero essere dei tuoni.

6 commenti:

Gollum ha detto...

A fianco ho visto che hai messo le foto dei pianeti del sistema solare. Visto che hai messo Plutone che è un pianeta nano, potresti mettere anche Cerere (tra Marte e Giove), Haumea (dopo Plutone), Makemake (dopo Haumea) ed Eris (dopo Makemake) alcune volte sono considerati pianeti nani, altre volte solo asteroidi vedi tu..

Alchimista&Mercurio ha detto...

ciao piacere di conoscerti sono uno studente di fisica e sono molto appassionato di astronomia. Ho notato che hai davvero un bel blog complimenti sarò un tuo lettore^^ e spero possa esserci un bello scambio di opinioni.
a presto ciaooooo

p.s. se ti va abbiamo aperto un sito epr il libero scambio di opinioni che tratta di vari argomenti anche scientifici curati da me; la tua sarà sicuramente una bellissima opinione....il link è http://4amici.wordpress.com

Quetzalopatrius ha detto...

A GOLLUM: hai ragione, dovrei metterli! anzi ho intenzione di mettere Sedna! tuttavia, Orco, Quaoar, e Varuna, sono troppo piccoli perfino per essere classificati pianeti nani! alcuni, ipotizzano che siano satelliti scappate da altri pianeti!

Quetzalopatrius ha detto...

AD ALCHIMISTA: sono contento che tu apprezzi il mio blog! ehi e grazie mille per avermi consigliato quel sito! ci sarò stanne certo!

IGNAZIO ha detto...

BRAVO ,NANA NERA,HAI UN SITO SOBRIO,MA BEN STRUTTURATO,E SERIO.MA IN QUESTO MOMENTO INVIDIO SOLO DOVE VIVI,IN VAL D,.AOSTA,QUI,CARINOMIO, SIAMO OLTRE 37 GRADI,ED UMIDITA' 9O%,nelle marche.SIAMO COSTRETTI A VIVERE ARTIFICIALMEMNTE,CIOE' CLIMATIZZATI H-24.CORDIALMENTE -DR.IGMA-

IGNAZIO ha detto...

va bene attendero la pubblicazione sulle osservazioni climatriche nelle marche,e l.invidia che provo per te che vivi e lavori in val d.aosta.dr.igma