Saturno e le sue principali lune sembrerebbero essere legate da uno scambio di particelle che potrebbero favorire soprattutto Titano per la formazione di molecole pre-biologiche.
Complesse interazioni tra Saturno e i suoi satelliti hanno portato gli scienziati del team della sonda NASA Cassini ad elaborare un modello globale che potrebbe spiegare in che modo l'ossigeno potrebbe finire sulla superficie di Titano. La presenza di questi atomi di ossigeno potrebbero fornire la base per la chimica pre-biologica.
Le interazioni sono state studiate in due documenti, uno guidato da John Cooper e l'altro da Edward Sittler, sulla rivista Planetary and Space Science alla fine del 2009. Cooper e Sittler lavorano al NASA Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Md.
"Titano ed Encelado, sono chimicamente collegati dal flusso del materiale attraverso il sistema di Saturno" ha detto Cooper.
In un documento, Cooper e colleghi forniscono una spiegazione per le forze che potrebbero generare il geyser di Encelado che eietta vapore acqueo nello spazio. Negli altri, pubblicati nello stesso numero, Sittler e colleghi descrivono un processo unico e nuovo, in cui l'ossigeno che circola negli strati superiori dell'atmosfera di Titano potrebbe essere finire fino alla superficie, senza ulteriore contaminazione chimica, per essere poi rinchiuso in gabbie di carbonio chiamate fullereni .
L'opera attinge ai precedenti lavori di Sittler e ad altri che modelli in cui si ipotizza la dinamica di come le particelle, comprese le molecole di acqua, viaggino da Encelado a Titano.
Su Encelado, il processo di flusso ha inizio con quello che essi chiamano il modello "Old Faithful", dal geyser Old Faithful del Parco Nazionale di Yellowstone. In questo modello, la pressione del gas si accresce lentamente all'interno di Encelado, per poi venire rilasciata di tanto in tanto in eruzioni simili a geyser.
A differenza dei geyser terrestri, o di quelli di Io la luna di Giove, il modello proposto da Cooper dimostra che le radiazioni di particelle cariche che piovono dalla magnetosfera di Saturno possono creare forze sotto la superficie necessarie per espellere getti gassosi.
Le particelle energetiche che piovono dalla magnetosfera di Saturno su Encelado, sono per lo più elettroni dalle cinture di radiazione di Saturno, che possono spezzare le molecole all'interno della superficie. Questo processo è chiamato radiolisi.
Come un processo chiamato fotolisi, in cui la luce solare può rompere le molecole atmosferiche, la radiazione energetica con particelle cariche che ha colpito la superficie ghiacciata di Encelado, potrebbe causare danni alle molecole all'interno del ghiaccio. Queste molecole danneggiate possono essere sepolte sempre più in profondità sotto la superficie da parte delle forze perpetue che rimodellano la superficie ghiacciata. I meteoriti che costantemente impattano sulla superficie e smuovono materiale potrebbero altresì seppellire le molecole.
Quando i chicchi di ghiaccio chimicamente modificati vengono a contatto sotto la superficie ghiacciata con l'ammoniaca, il metano e altri idrocarburi, possono produrre gas volatili che poi esplodono verso l'esterno. Tali gas sono in grado di creare pennacchi di grandi dimensioni ripresi recentemente da Cassini.
Si forma quello che viene chiamato "cryovulcanesimo".
"L'unicità del modello Old Faithful consiste nel fatto che è un modello di cryovolcanesimo basato non solo acqua liquida, ma anche con la produzione di gas dalla chimica radiolitica osservata su Encelado" ha detto Sittler.
I pennacchi che si diramano dalla regione polare sud di Encelado sono 'costituiti da acqua, ammoniaca e altri composti. Gli scienziati scoprirono sin dal 1980 che la magnetosfera di Saturno è inspiegabilmente ricca di particelle neutre.
Nei decenni successivi, soprattutto dopo la scoperta dei pennacchi espulsi dal polo sud di Encelado, il lavoro ha mostrato come alcune delle molecole d'acqua che sfuggono dalla sua superficie, vengono divise in particelle cariche e neutre e sono trasportate nella magnetosfera di Saturno.
Il nuovo modello di Sittler indica che tali molecole di acqua spezzate entrano nell'atmosfera di Titano e possono essere catturate dai fullereni, dei gusci sferici costituiti da atomi di carbonio.
Anche se le molecole pesanti che Cassini ha rilevato nell'alta atmosfera di Titano potrebbero essere altre molecole, Sittler suggerisce che probabilmente sono proprio i fullereni.
Nel modello di Sittler, i fullereni poi si condensano in ammassi di grandi dimensioni che possono attaccare gli idrocarburi policiclici aromatici, composti chimici trovati anche sulla Terra nel petrolio, nel carbone e in depositi di catrame o nei sottoprodotti della combustione di combustibili fossili.
Gli ammassi di fullerene formano aerosol ancora più grandi che viaggiano verso il basso della superficie di Titano.
Questo processo protegge l'ossigeno intrappolato da Titano, che è saturo di atomi di idrogeno e composti che sono in grado di abbattere le altre molecole. In caso contrario, l'ossigeno si combina con il metano dell'atmosfera per formare monossido di carbonio o anidride carbonica.
Finora, gli scienziati non sono stati in grado di spiegare come l'ossigeno si inserisca nel quadro della dinamica e della chimica di Saturno e delle sue lune.
Come un aerosol ricco di ossigeno in caduta sulla superficie di Titano, vengono bombardati da altri prodotti di interazioni dei raggi cosmici galattici con l'atmosfera di Titano.
I raggi cosmici bombardano l'ossigeno e il carbonio caricati nei fullereni per produrre materiali organici più complessi, come gli amminoacidi.
Gli aminoacidi sono considerati fattori importanti per la chimica pre-biologica
Gli scienziati sono stati in grado di accoppiare i nuovi modelli che descrivono la produzione di pennacchi su Encelado con la cattura di ioni di ossigeno dei fullereni nella parte superiore dell'atmosfera di Titano, con le teorie esistenti del trasporto di ossigeno attraverso la magnetosfera.
Nel loro insieme, Sittler e Cooper suggeriscono un percorso che permette all'ossigeno di introdursi alla chimica della superficie di Titano.
"Il lavoro di Sittler e Cooper ci aiuta a comprendere meglio le interazioni chimiche tra le lune di Saturno" ha detto Linda Spilker, scienziato del progetto Cassini della NASA's Jet Propulsion Lab della NASA.
"Il sistema di Saturno è davvero un luogo dinamico, con i pennacchi di Encelado che creano l'anello E e il caricamento della magnetosfera con l'acqua che interagisce con Titano e le altre lune", conclude Spilker.
Le interazioni sono state studiate in due documenti, uno guidato da John Cooper e l'altro da Edward Sittler, sulla rivista Planetary and Space Science alla fine del 2009. Cooper e Sittler lavorano al NASA Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Md.
"Titano ed Encelado, sono chimicamente collegati dal flusso del materiale attraverso il sistema di Saturno" ha detto Cooper.
In un documento, Cooper e colleghi forniscono una spiegazione per le forze che potrebbero generare il geyser di Encelado che eietta vapore acqueo nello spazio. Negli altri, pubblicati nello stesso numero, Sittler e colleghi descrivono un processo unico e nuovo, in cui l'ossigeno che circola negli strati superiori dell'atmosfera di Titano potrebbe essere finire fino alla superficie, senza ulteriore contaminazione chimica, per essere poi rinchiuso in gabbie di carbonio chiamate fullereni .
L'opera attinge ai precedenti lavori di Sittler e ad altri che modelli in cui si ipotizza la dinamica di come le particelle, comprese le molecole di acqua, viaggino da Encelado a Titano.
[Pennacchi di cryovulcanesimo su Encelado - credit: NASA]
Su Encelado, il processo di flusso ha inizio con quello che essi chiamano il modello "Old Faithful", dal geyser Old Faithful del Parco Nazionale di Yellowstone. In questo modello, la pressione del gas si accresce lentamente all'interno di Encelado, per poi venire rilasciata di tanto in tanto in eruzioni simili a geyser.
A differenza dei geyser terrestri, o di quelli di Io la luna di Giove, il modello proposto da Cooper dimostra che le radiazioni di particelle cariche che piovono dalla magnetosfera di Saturno possono creare forze sotto la superficie necessarie per espellere getti gassosi.
Le particelle energetiche che piovono dalla magnetosfera di Saturno su Encelado, sono per lo più elettroni dalle cinture di radiazione di Saturno, che possono spezzare le molecole all'interno della superficie. Questo processo è chiamato radiolisi.
Come un processo chiamato fotolisi, in cui la luce solare può rompere le molecole atmosferiche, la radiazione energetica con particelle cariche che ha colpito la superficie ghiacciata di Encelado, potrebbe causare danni alle molecole all'interno del ghiaccio. Queste molecole danneggiate possono essere sepolte sempre più in profondità sotto la superficie da parte delle forze perpetue che rimodellano la superficie ghiacciata. I meteoriti che costantemente impattano sulla superficie e smuovono materiale potrebbero altresì seppellire le molecole.
Quando i chicchi di ghiaccio chimicamente modificati vengono a contatto sotto la superficie ghiacciata con l'ammoniaca, il metano e altri idrocarburi, possono produrre gas volatili che poi esplodono verso l'esterno. Tali gas sono in grado di creare pennacchi di grandi dimensioni ripresi recentemente da Cassini.
Si forma quello che viene chiamato "cryovulcanesimo".
"L'unicità del modello Old Faithful consiste nel fatto che è un modello di cryovolcanesimo basato non solo acqua liquida, ma anche con la produzione di gas dalla chimica radiolitica osservata su Encelado" ha detto Sittler.
I pennacchi che si diramano dalla regione polare sud di Encelado sono 'costituiti da acqua, ammoniaca e altri composti. Gli scienziati scoprirono sin dal 1980 che la magnetosfera di Saturno è inspiegabilmente ricca di particelle neutre.
Nei decenni successivi, soprattutto dopo la scoperta dei pennacchi espulsi dal polo sud di Encelado, il lavoro ha mostrato come alcune delle molecole d'acqua che sfuggono dalla sua superficie, vengono divise in particelle cariche e neutre e sono trasportate nella magnetosfera di Saturno.
Il nuovo modello di Sittler indica che tali molecole di acqua spezzate entrano nell'atmosfera di Titano e possono essere catturate dai fullereni, dei gusci sferici costituiti da atomi di carbonio.
Anche se le molecole pesanti che Cassini ha rilevato nell'alta atmosfera di Titano potrebbero essere altre molecole, Sittler suggerisce che probabilmente sono proprio i fullereni.
Nel modello di Sittler, i fullereni poi si condensano in ammassi di grandi dimensioni che possono attaccare gli idrocarburi policiclici aromatici, composti chimici trovati anche sulla Terra nel petrolio, nel carbone e in depositi di catrame o nei sottoprodotti della combustione di combustibili fossili.
Gli ammassi di fullerene formano aerosol ancora più grandi che viaggiano verso il basso della superficie di Titano.
Questo processo protegge l'ossigeno intrappolato da Titano, che è saturo di atomi di idrogeno e composti che sono in grado di abbattere le altre molecole. In caso contrario, l'ossigeno si combina con il metano dell'atmosfera per formare monossido di carbonio o anidride carbonica.
Finora, gli scienziati non sono stati in grado di spiegare come l'ossigeno si inserisca nel quadro della dinamica e della chimica di Saturno e delle sue lune.
Come un aerosol ricco di ossigeno in caduta sulla superficie di Titano, vengono bombardati da altri prodotti di interazioni dei raggi cosmici galattici con l'atmosfera di Titano.
I raggi cosmici bombardano l'ossigeno e il carbonio caricati nei fullereni per produrre materiali organici più complessi, come gli amminoacidi.
Gli aminoacidi sono considerati fattori importanti per la chimica pre-biologica
Gli scienziati sono stati in grado di accoppiare i nuovi modelli che descrivono la produzione di pennacchi su Encelado con la cattura di ioni di ossigeno dei fullereni nella parte superiore dell'atmosfera di Titano, con le teorie esistenti del trasporto di ossigeno attraverso la magnetosfera.
Nel loro insieme, Sittler e Cooper suggeriscono un percorso che permette all'ossigeno di introdursi alla chimica della superficie di Titano.
"Il lavoro di Sittler e Cooper ci aiuta a comprendere meglio le interazioni chimiche tra le lune di Saturno" ha detto Linda Spilker, scienziato del progetto Cassini della NASA's Jet Propulsion Lab della NASA.
"Il sistema di Saturno è davvero un luogo dinamico, con i pennacchi di Encelado che creano l'anello E e il caricamento della magnetosfera con l'acqua che interagisce con Titano e le altre lune", conclude Spilker.
Adattamento e traduzione a cura di cura di Arthur McPaul
Link:
"http://www.sciencedaily.com/releases/2010/07/100707002535.htm"
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