17 gennaio 2012
Nuova Simulazione Svela Dettagli Sulla Struttura dell'Atmosfera di Titano
Immagine di Titano che mostra in dettaglio tutti gli strati della sua atmosfera, visti qui in maniera più evidenziata. L'osservazione è della sonda Cassini nel 2005, da circa 1.4 milioni di km da Titano. Credit: NASA/JPL/Space Science Institute
Due scienziati del Centro Nazionale Per La Ricerca Scientifica, di Parigi, hanno costruito un modello computerizzato che simula l'atmosfera di Titano, la più grande delle 62 lune di Saturno. Il risultato della simulazione è che su Titano ci sono dei confini distinti tra i diversi strati atmosferici. Il più basso sembra essere coinvolto nella formazione delle nuvole di metano, il movimento delle dune ed i pattern dei venti, mentre quello superiore riguarda la circolazione di correnti stagionali. I ricercatori, Bejamin Charnay e Sébastien Lebonnois hanno pubblicato le novità sulla rivista scientifica "Nature Geoscience".
Quest'immagine è stata specialmente elaborata per mostrare la struttura dell'atmosfera vicino al polo nord di Titano. L'alone che copre l'atmosfera si estende per centinaia di km sopra la superficie. La sua struttura è visibile qui grazie a 10 diverse immagini con diverse esposizioni, ottenute dalla sonda Cassini il 18 Gennaio 2006. Credit: NASA/JPL/Caltech
Titano è diventato negli ultimi anni uno dei principali target per moltissimi studi sia di geologia che di astrobiologia. Questo perché è l'unica luna che conosciamo con una ricca e densa atmosfera ed è molto ricco di composti organici fondamentali per la vita. Le informazioni ottenute dalle diverse sonde spaziali che sono passate da quelle parti prima della sonda Cassini hanno rivelato alcune importanti caratteristiche ma non era ancora molto chiaro com'era composta la sua atmosfera e cosa c'era sotto. Grazie alla sonda Cassini, che orbita Saturno dal 2004, abbiamo oggi moltissimi dati e tante analisi spettroscopiche della superficie, dell'atmosfera, e dell'intera luna. Abbiamo anche dati di un lander, Huygens, che è atterrato non molto lontano da un grande lago di metano liquido. Anche con questa gigantesca mole di dati, gli scienziati non sono però ancora riusciti a creare un modello che spieghi completamente come funziona la sua atmosfera. Questa è così densa che è molto difficile vedere attraverso i suoi strati ed i diversi modelli tentati hanno spesso esiti e previsioni contraddittorie.
Per chiarire le cose, i due scienziati sopra nominati hanno dato vita ad un modello 3D che incorpora le informazioni raccolte da tutte le missioni spaziali che hanno studiato Titano, e tra le altre cose anche tutto quello che sappiamo sulla sua composizione chimica, il movimento delle dune, del vento e la formazione delle nuvole.
Immagini a falsi colori che mostrano alcune nuvole nell'atmosfera di Titano. Le immagini sono state ottenute dalla sonda Cassini nel 2008 (a sinistra) e nel 2009 (a destra). Credit: NASA/JPL-Caltech
Osservando la simulazione, il team è riuscito a vedere che l'atmosfera di Titano era molto nettamente divisa da almeno un confine, che è parte di una regione dell'atmosfera che è in relazione con la superficie (per la frizione, il calore, etc). Ma hanno anche scoperto che sembra esserci un secondo confine causato da cambiamenti nella circolazione stagionale dell'aria.
Queste scoperte sono sorprendenti considerando l'enorme distanza che separa la luna dal Sole e considerando quindi la poca energia che riceve; si pensava infatti che ci fosse molto poco accumulo di calore sulla superficie, e questo ha condizionato il possibile impatto di un confine atmosferico. Il modello computerizzato invece suggerisce che c'è relativamente molto calore in gioco, anche se si parla di temperature sotto i -150°C e che ci sono anche molti altri componenti in gioco.
Mosaico ad alta risoluzione di una parte dell'atmosfera di Titano. Credit: NASA/JPL
Gli studi iniziali fatti in base ai dati del lander Huygens, suggerivano la presenza di uno strato di confine spesso circa 300 metri, senza alcuna evoluzione diurna, incompatibile quindi con le stime alternative che si aggiravano su uno spessore tra 2 e 3 km. Nel nuovo modello, uno strato convettivo di confine si forma nel corso del giorno, che cresce fino ad un altitudine di 800 metri. Inoltre, il secondo confine di cui si parlava prima è spesso 2 km ed è prodotto dall'inversione della cella di Hadley, all'equinozio (è un tipo di circolazione, tipicamente convettiva, che coinvolge l'atmosfera tropicale generando un'ascesa di aria calda nei pressi dell'equatore che, dopo essere risalita fino ad un'altezza di circa 10-15 km, si sposta verso i tropici dove ridiscende verso la superficie e si dirige nuovamente verso l'equatore). Questo fenomeno ha un drammatico impatto sulla circolazione atmosferica. La nebbia precedentemente scoperta vicino al polo sud di Titano viene interpretata nel modello come segno della presenza di nuvole della zona di confine.
Il team conclude che la troposfera di Titano è molto ben strutturata e forma due strati di confine che controllano i pattern dei venti del movimento delle dune e la formazione di nuvole a basse altitudini.
Questo modello è ovviamente pronto ad eventuali migliorie alla luce dei prossimi dati della sonda Cassini, ma per avere veramente una verifica della sua funzionalità , la cosa ideale sarà una missione aerea direttamente nell'atmosfera. Esiste una proposta per una simile missione, chiamata AVIATR da fare però il prossimo decennio.
Fino ad allora, restiamo in attesa del prossimo passaggio ravvicinato della sonda Cassini.
http://www.physorg.com/news/2012-01-titan-atmosphere-earth-like-thought.html
http://www.nature.com/ngeo/journal/vaop/ncurrent/full/ngeo1374.html