Encelado, l'anello E e la magnetosfera di Saturno

Le immersioni di Cassini attraverso l'anello E di Saturno hanno contribuito a chiarire lo scambio di particelle di ghiaccio tra Encelado e l'anello E. Alcuni dei getti  tenderebbero a ricadere sulla luna, altri verrebbero attratti dalla magnetosfera di Saturno.

Questa scoperta è stata effettuata dagli scienziati degli Istituti Max Planck di Fisica Nucleare, impiegando un rivelatore di polvere a bordo della navicella spaziale Cassini della NASA / ESA. Per ottenere queste informazioni, hanno confrontato i dati del modello con i dati misurati dalla sonda. La ricerca è pubblicata sulla rivista Icarus (2010, 206, 446-457).

La scoperta di un pennacchio proveniente da Encelado è stata una constatazione importante nella scienza planetaria del sistema di Saturno, in quanto Encelado è stranamente caldo e attivo. Il team di Cassini ha innovato il modo di osservare il pennacchio e le particelle, spingendo il veicolo spaziale oltre le sue finalità originali. Questo ha portato ad ottenere nuovi indizi su questa insolita luna e le sue conseguenze di vasta portata.

I recenti flyby di Cassini con l'anello hanno permesso di fare osservazioni dell'estensione verticale e della sua struttura. Le misurazioni di Cassini alle polveri, in particolare, hanno fornito dettagli sorprendenti a proposito dell'alimetazione di materiale dell'anello dai pennacchi di Encelado, secondo Sascha Kempf del Max Planck Institute for Nuclear Physics di Heidelberg. Kempf è l'autore principale di un articolo che descrive i risultati sulla rivista scientifica Icarus. Il lavoro si basa su nuovi modelli e sulle simulazioni delle analisi delle polveri dell'anello E. Gli autori dicono che alcuni getti pennacchio sono più forti di altri e le proprietà dei chicchi di ghiaccio che producono possono variare significativamente in base ai getti. La maggior parte delle particelle lanciate dalle bocche sono raccolte da Encelado nel giro di circa due orbite. Le particelle che sfuggono alla cattura potrebbero rimanere nell'anello E tra i 50 e i 400 anni.

Quando lo strumento a bordo di Cassini si trovò quasi verticalmente nell'anello E, gli scienziati hanno scoperto quello che si aspettavano, una distribuzione regolare, con una curva gaussiana o a campana di particelle come quelle trovate nell'anello Gossamer di Giove, con l'afflusso centrale e un diradamento nelle zone periferiche. Alcuni picchi imprevisti di dati sono stati attribuiti a normali fluttuazioni statistiche nella distribuzione delle particelle. Un esame più attento più dettagliato ha mostrato agli scienziati che l'attività di ogni getto si riflette nella struttura verticale dell'anello. Le punte rivelano che alcuni fori emettono più materiale rispetto ad altri.

I getti da ogni sfogo sono stati individuati anche a grande distanza da Encelado. Tracciando le traiettorie delle particelle di ghiaccio alle loro fonti, si è visto che il getto del Cairo Sulcus lancia in modo efficiente i chicchi di ghiaccio nell'anello E, mentre un minor numero di particelle provengono dal Bagdad Sulcus. Le simulazioni mostrano che le particelle più grandi di 0,7 micron, possono fuggire dall'anello E se la loro velocità iniziale, supera in modo significativo la velocità di fuga di 207 metri al secondo (680 piedi al secondo). Il nuovo modello dimostra inoltre che i chicchi di ghiaccio dei pennacchi non sono composti tutti da ghiaccio fresco. Indipendentemente dalle loro dimensioni, le particelle nevicano a terra per lo più attorno alle emissioni della regione sud polare striata ad una velocità di circa 0,5 millimetri (0,02 pollici) all'anno. In generale, la ricaduta di particelle è limitata a questa zona, secondo Kempf.

La distribuzione della superficie delle particelle di diverse dimensioni potrebbe essere causata da altri fenomeni come micrometeoriti o agenti atmosferici. Ci possono essere altri processi che determinano le dimensioni dei grani del terreno al polo sud. I piccoli granelli di ghiaccio potrebbero ricristallizzarsi o compattarsi, probabilmente in risposta al riscaldamento locale nei pressi degli sfiati.
Gli scienziati hanno scoperto che un certo ruolo sui pennacchi lo riveste anche il campo magnetico di Saturno, che potrebbe portare via i chicchi di ghiaccio di piccole dimensioni che sono più sensibili alla forza elettromagnetica. I più grandi, essendo più sensibili alla forza di gravità e tendono a ricadere su Encelado.  Le particelle più piccole portate via dal campo magnetico vanno a far parte del gruppo di ioni d'acqua che dominano la magnetosfera di Saturno. 

La ricerca  della missione Cassini sta cercando di scoprire le le diverse interazioni tra la magnetosfera di Saturno, le lune e gli anelli. Le future misurazioni effettuate durante gli altri incontri quasi verticali attraverso l'anello potranno aiutare a valutare altre caratteristiche del getto e le loro variazioni. Secondo gli scienziati, la variazione nei colori dei getti, rilevabili dalle telecamere del visibile e gli spettronomi nell'infrarosso, potrebbero essere una chiave per svelare le dimensioni di chicchi di ghiaccio nel getto.

a cura di Artrhur McPaul

Link: http://www.sciencedaily.com/releases/2010/03/100325112917.htm