Una nuova analisi basata su dati provenienti da sonda Cassini della NASA, mostra la presenza di enormi nubi di plasma che fuoriescono periodicamente intorno a Saturno e permangono in orbita attorno al pianeta. Il movimento di questo plasma caldo produce disturbi al campo magnetico e contribuisce a spiegare come mai gli scienziati abbiano avuto difficoltà a misurare la lunghezza del giorno.
"Questo è un passo avanti che ci può svelare l'origine della periodicità con cui misteriosamente mutano le nubi e il periodo di rotazione di Saturno", ha detto Ponto Brandt, l'autore principale dello studio e scienziato del team Cassini presso la Johns Hopkins University Applied Physics.
"Questo è un passo avanti che ci può svelare l'origine della periodicità con cui misteriosamente mutano le nubi e il periodo di rotazione di Saturno", ha detto Ponto Brandt, l'autore principale dello studio e scienziato del team Cassini presso la Johns Hopkins University Applied Physics.
"La grande domanda ora è capire perché queste esplosioni si verificano periodicamente". I dati evidenziano come le iniezioni di plasma, correnti elettriche nel campo magnetico di Saturno, invisibili all'occhio umano, sono partner in una complessa coreografia. Le esplosioni di plasma periodiche formano isole di pressione che ruotano intorno a Saturno. Le isole di pressione "gonfiano" il campo magnetico.
Questa rappresentazione artistica basata sui dati della sonda Cassini, mostra l'anello invisibile di ioni intrappolato nel campo magnetico di Saturno. Credit: NASA
La visualizzazione mostra come il plasma caldo invisibile, nella magnetosfera di Saturno, esplode e distorce le linee del campo magnetico in risposta alla pressione. La magnetosfera di Saturno non è una bolla perfetta, perché è proiettata indietro dalla forza del vento solare, che contiene particelle cariche. La forza del vento solare estende il campo magnetico che avvolge Saturno creando una coda magnetica. Il crollo della coda magnetica sembra dare il via un processo che porta il plasma caldo al collasso e a sua volta gonfia il campo magnetico nella magnetosfera interna.
Gli scienziati stanno ancora indagando su ciò che provochi tale collasso ma ci sono forti indicazioni che derivi dal plasma freddo originario dalla rotazione della luna Encelado con Saturno. Le forze centrifughe allungano il campo magnetico fino a quando parte della coda crolla. La parte posteriore che si è spezzata, riscalda il plasma attorno a Saturno e il plasma riscaldato resta intrappolato nel campo magnetico. Esso ruota intorno al pianeta in isole, alla velocità di circa 100 chilometri al secondo (200.000 mph). Allo stesso modo i sistemi di alta e bassa pressione dei venti sulla Terra provocano correnti elettriche nella stratosfera che a loro volta distorcono il campo magnetico.
Il segnale radio proveniente da Saturno che gli scienziati hanno utilizzato per stimare la durata di un giorno su Saturno, è intimamente legato al comportamento del suo campo magnetico. Poiché Saturno non ha una superficie o un punto fisso di riferimento, gli scienziati hanno dedotto il tasso di rotazione basandosi sui picchi di queste emissioni radio. Questo metodo ha funzionato per Giove, ma per Saturno i segnali sono diversi. Le prime misurazioni degli anni '80 prese dalla navicella spaziale Voyager della NASA, fino ai dati ottenuti nel 2000 dalla missione Ulysses e dai dati raccolti da Cassini a partire dal 2003, mostrano una piccola ma sostanziale variazione dei picchi. Ciò non fornisce dati certi sulla durata di un giono saturnino.
Gli scienziati stanno ancora indagando su ciò che provochi tale collasso ma ci sono forti indicazioni che derivi dal plasma freddo originario dalla rotazione della luna Encelado con Saturno. Le forze centrifughe allungano il campo magnetico fino a quando parte della coda crolla. La parte posteriore che si è spezzata, riscalda il plasma attorno a Saturno e il plasma riscaldato resta intrappolato nel campo magnetico. Esso ruota intorno al pianeta in isole, alla velocità di circa 100 chilometri al secondo (200.000 mph). Allo stesso modo i sistemi di alta e bassa pressione dei venti sulla Terra provocano correnti elettriche nella stratosfera che a loro volta distorcono il campo magnetico.
Il segnale radio proveniente da Saturno che gli scienziati hanno utilizzato per stimare la durata di un giorno su Saturno, è intimamente legato al comportamento del suo campo magnetico. Poiché Saturno non ha una superficie o un punto fisso di riferimento, gli scienziati hanno dedotto il tasso di rotazione basandosi sui picchi di queste emissioni radio. Questo metodo ha funzionato per Giove, ma per Saturno i segnali sono diversi. Le prime misurazioni degli anni '80 prese dalla navicella spaziale Voyager della NASA, fino ai dati ottenuti nel 2000 dalla missione Ulysses e dai dati raccolti da Cassini a partire dal 2003, mostrano una piccola ma sostanziale variazione dei picchi. Ciò non fornisce dati certi sulla durata di un giono saturnino.
"Questo nuovo studio sta fornendo agli scienziati nuovi elementi sulle caratteristiche di Saturno, sui rapporti delle sue forze invisibili che modellano l'ambiente atmosferico e magnetico", ha detto Marcia Burton, del JPL.
"I nuovi risultati ancora non forniscono la lunghezza del giorno di Saturno, ma ci danno indizi importanti per iniziare a capire quale sia la durata del giorno e il tasso di rotazione di Saturno, elementi importanti per determinare le fondamentali proprietà di Saturno, come la struttura del suo interno e la velocità dei suoi venti".
Il plasma è invisibile all'occhio umano, ma la strumentazione della sonda Cassini fornisce una visione tridimensionale degli atomi neutri emessi dalle nubi di plasma intorno a Saturno. Questi atomi neutri che si formano quando è freddo, si scontrano con le particelle di gas neutro caricate elettricamente in una nuvola di plasma. Le particelle hanno carica neutra, in modo che siano in grado di sfuggire ai campi magnetici e allargarsi nello spazio. L'emissione di queste particelle si verifica spesso nei campi magnetici che circondano i pianeti.
Unendo le immagini ottenute ogni mezz'ora, gli scienziati hanno prodotto un film del plasma in movimento. Con queste immagini è stata ricostruita la pressione in 3-D prodotta dalla nubi di plasma e i dati sono stati implementati con le pressioni di plasma derivate spettrometro della sonda Cassini. Una volta che gli scienziati hanno capito i meccanismi che regolano la pressione e la sua evoluzione, potrebbero calcolare le perturbazioni associate al campo magnetico lungo la traiettoria di volo di Cassini. Osservando Le perturbazioni nel campo magnetico, sarebbero quindi trovati i vuoti e confermando le origini delle oscillazioni di campo.
"Sappiamo tutti che i cambiamenti dei periodi di rotazione sono stati osservati nelle pulsar, a milioni di anni luce dal nostro Sistema Solare e ora scopriamo che un fenomeno simile è stato osservato direttamente qui su Saturno", ha detto Tom Krimigis, ricercatore principale dello strumento di imaging della magnetosfera, al Laboratorio di Fisica Applicata e dell'Accademia di Atene, in Grecia. "Possiamo dire che i flussi di plasma e i sistemi complessi delle correnti possono mascherare il periodo di rotazione reale del corpo centrale. Ecco perchè le osservazioni del nostro Sistema Solare ci aiutano a capire ciò che si vede anche a distanza di oggetti astrofisici".
Il plasma è invisibile all'occhio umano, ma la strumentazione della sonda Cassini fornisce una visione tridimensionale degli atomi neutri emessi dalle nubi di plasma intorno a Saturno. Questi atomi neutri che si formano quando è freddo, si scontrano con le particelle di gas neutro caricate elettricamente in una nuvola di plasma. Le particelle hanno carica neutra, in modo che siano in grado di sfuggire ai campi magnetici e allargarsi nello spazio. L'emissione di queste particelle si verifica spesso nei campi magnetici che circondano i pianeti.
Unendo le immagini ottenute ogni mezz'ora, gli scienziati hanno prodotto un film del plasma in movimento. Con queste immagini è stata ricostruita la pressione in 3-D prodotta dalla nubi di plasma e i dati sono stati implementati con le pressioni di plasma derivate spettrometro della sonda Cassini. Una volta che gli scienziati hanno capito i meccanismi che regolano la pressione e la sua evoluzione, potrebbero calcolare le perturbazioni associate al campo magnetico lungo la traiettoria di volo di Cassini. Osservando Le perturbazioni nel campo magnetico, sarebbero quindi trovati i vuoti e confermando le origini delle oscillazioni di campo.
"Sappiamo tutti che i cambiamenti dei periodi di rotazione sono stati osservati nelle pulsar, a milioni di anni luce dal nostro Sistema Solare e ora scopriamo che un fenomeno simile è stato osservato direttamente qui su Saturno", ha detto Tom Krimigis, ricercatore principale dello strumento di imaging della magnetosfera, al Laboratorio di Fisica Applicata e dell'Accademia di Atene, in Grecia. "Possiamo dire che i flussi di plasma e i sistemi complessi delle correnti possono mascherare il periodo di rotazione reale del corpo centrale. Ecco perchè le osservazioni del nostro Sistema Solare ci aiutano a capire ciò che si vede anche a distanza di oggetti astrofisici".
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