Ricerca. Titano ‘fugge’ da Saturno e così riscrive teoria maree

Titano potrebbe costringere gli astronomi ad ‘archiviare’ la teoria delle maree. Si’ perche’ la piu’ grande luna di Saturno si allontana dal suo pianeta cento volte piu’ rapidamente di quanto si era creduto fino ad oggi, circa 11 centimetri ogni anno. E questo mette in discussione tutte le ipotesi fatte finora sulla nascita ed evoluzione del sistema di Saturno, ma anche le teorie scientifiche usate da 50 anni per studiare l’orbita delle lune. La scoperta, basata sull’analisi dei dati inviati dalla sonda Cassini e pubblicata sulla rivista ‘Nature Astronomy’, e’ stata realizzata da un team internazionale di ricercatori di cui fanno parte anche quattro scienziati dell’Alma Mater di Bologna, coordinato da Valery Lainey del Jet propulsion laboratory della Nasa.
Oggi Titano si trova a 1,2 milioni di chilometri di distanza da Saturno. Il gigante gassoso pero’ ruota sul proprio asse molto piu’ velocemente di quanto il satellite non faccia nel ruotare attorno al pianeta. Questo provoca un disallineamento che genera una spinta gravitazionale da Saturno verso Titano, allontanandolo. Una cosa simile accade alla nostra Luna, che si sta distanziando dalla Terra di quattro centimetri ogni anno e quindi, in un futuro lontano, apparira’ nel cielo piu’ piccola di come la vediamo oggi. E proprio come l’attrazione gravitazionale della Luna produce le maree sulla Terra, cosi’ anche Titano provoca maree su Saturno. Negli ultimi 50 anni il calcolo della migrazione orbitale delle lune si e’ basato sulla teoria classica delle maree, in base alla quale i satelliti piu’ esterni si dovrebbero allontanare piu’ lentamente rispetto a quelli piu’ vicini al pianeta. I dati di Cassini dicono pero’ il contrario e cioe’ che Titano si allontana da Saturno appunto cento volte piu’ velocemente del previsto.
Ma come hanno fatto i ricercatori a calcolare la velocita’ di migrazione di Titano? Il risultato e’ stato ottenuto in due modi.
Da un lato sono state usate osservazioni con telescopi terrestri e immagini fotografiche scattate dalla sonda Cassini per ricostruire le orbite di tutte le principali lune di Saturno.
Dall’altro sono stati utilizzati i segnali radio trasmessi da Cassini nel corso della sua missione. “Tra il 2006 e il 2016- spiega Luis Gomez Casajus, ricercatore dell’Universita’ di Bologna e co-autore dello studio- Cassini ha realizzato dieci sorvoli ravvicinati di Titano. Analizzando il segnale radio inviato dalla sonda durante questi passaggi siamo riusciti a misurare molto accuratamente l’espansione orbitale della luna”.
Partendo quindi da “due tipologie di dati differenti siamo cosi’ riusciti ad ottenere risultati concordanti, che confermano quanto predetto dalla teoria di Jim Fuller sulla velocita’ di migrazione piu’ rapida di Titano”, aggiunge Paolo Tortora, anche lui ricercatore dell’Alma Mater. I risultati del nuovo studio possono essere spiegati infatti dalla teoria del cosiddetto ‘resonance locking’, ideata quattro anni fa da Fuller, ricercatore del California institute of technology e co-autore della ricerca. Questa ipotesi sostiene la presenza di particolari risonanze tra le oscillazioni del pianeta e il moto orbitale dei satelliti. Proprio queste risonanze possono catturare le lune durante l’evoluzione del pianeta e farle poi migrare piu’ velocemente rispetto a quanto avviene con il meccanismo classico delle maree. La scoperta su Titano e’ dunque una conferma di questa nuova teoria e, tra l’altro, permette di stabilire che il sistema delle lune di Saturno si e’ espanso piu’ rapidamente di quanto si era pensato fino ad oggi.
Si sa infatti che Saturno si e’ formato 4,6 miliardi di anni fa, mentre e’ meno chiaro quando sia nato il suo sistema di lune. Uno dei metodi utilizzati per capirlo e’ appunto calcolare la velocita’ con cui una luna si allontana dal pianeta e risalire cosi’ al momento della sua formazione. Grazie a questa conferma, inoltre, la teoria del ‘resonance locking’ potrebbe ora essere applicata per studiare l’evoluzione di altri sistemi planetari, ad esempio quello di Giove, ma anche di sistemi planetari extrasolari e sistemi di stelle binarie.
La sonda Cassini ha trascorso piu’ di 13 anni in orbita attorno a Saturno per studiarne le caratteristiche, i suoi famosi anelli e le sue numerose lune, concludendo poi la missione nel 2017 con uno spettacolare tuffo nell’atmosfera del gigante gassoso. “Continueremo ad analizzare i dati raccolti da Cassini ancora per molto tempo e sono sicuro che molte altre scoperte sorprendenti ci attendono”, conferma il ricercatore Marco Zannoni. “Il preziosissimo archivio di dati della missione rappresenta una miniera d’oro per i ricercatori italiani coinvolti in questo progetto, ai fini della comprensione dei sistemi planetari complessi come quelli di Saturno e di Giove”, aggiunge Angelo Olivieri, responsabile scientifico del progetto Cassini-Huygens all’Agenzia Spaziale Italiana. Ad oggi sono state scoperte piu’ di 80 lune che orbitano attorno a Saturno. Di queste Titano e’ la piu’ grande, con dimensioni maggiori anche della nostra Luna e persino del pianeta Mercurio. Titano e’ tra l’altro anche l’unico satellite del Sistema Solare che possiede un’atmosfera, composta in prevalenza da azoto. Sulla sua superficie sono presenti laghi di metano liquido, alimentati da fiumi e pioggia, e nel sottosuolo e’ presente un oceano di acqua liquida, che potrebbe ospitare condizioni adatte alla vita.