precedentemente insuperabile
Impostare un programma giornaliero per Saturno non è così facile come si potrebbe pensare.
Le misurazioni effettuate utilizzando una sonda spaziale Cassini della NASA hanno dimostrato che un pianeta con anelli ha una giornata più lunga di quanto si pensasse in precedenza. I primi calcoli della durata della giornata su Saturno furono effettuati più di 20 anni fa usando l'apparato Voyager 2. Per misurare più accuratamente la velocità di rotazione di Saturno, un gruppo di scienziati usò un approccio matematico basato sulle misurazioni del campo gravitazionale del pianeta.
"Anche se un'accuratezza di 15 minuti può sembrare piccola rispetto a circa 10, 5 ore, durante le quali Saturno fa una svolta attorno al suo asse, è importante conoscere la sua velocità", ha detto Ravit Helled, uno dei maggiori esperti dell'Università di Tel Aviv in Israele. "Conoscere il periodo di rotazione è importante per capire meglio le dinamiche dell'atmosfera e la struttura interna del pianeta."
Misteri di ricorso
Quando Voyager 2 visitò Saturno nel 1981, le sue misurazioni mostrarono che il pianeta fa una rivoluzione in 1 ora e 39 minuti. Ma quando Cassini volò per la prima volta a Saturno nei primi anni 2000, risultò che il periodo orbitale era di 10 ore e 47 minuti, e questo valore cambiava ad ogni nuova misurazione.
I giganti del gas come Saturno non hanno una superficie dura, quindi gli scienziati devono cercare altri approcci. Voyager e Cassini hanno usato il metodo di misurazione delle emissioni radio, ma a causa del fatto che le letture erano in costante cambiamento, è stato dichiarato insostenibile.
L'emissione radio non è l'unico metodo per misurare la rotazione dei pianeti gassosi. Per i pianeti il cui polo magnetico non coincide con l'asse di rotazione, le misure del campo magnetico possono aiutare a scoprire quanto velocemente il pianeta ruota. Tuttavia, il campo magnetico di Saturno coincide con l'asse di rotazione, quindi questo metodo non può essere applicato ad esso. Il terzo modo è misurare quanto velocemente una nuvola nell'atmosfera di Saturno gira attorno al pianeta. Tuttavia, la velocità della nube non necessariamente coincide con la velocità di rotazione del pianeta, il che rende questo metodo controverso.
Helled e il suo team hanno deciso di utilizzare un approccio più matematico per misurare la velocità di rotazione di Saturno. Il team ha calcolato il periodo di rotazione utilizzando i coefficienti che rappresentano la parte interna del pianeta, quindi ha cercato un valore del periodo di rotazione adatto alla maggior parte dei calcoli.
"Non volevamo che il periodo calcolato fosse pienamente associato alla struttura interna, quindi abbiamo preso in considerazione molte delle possibilità nella loro portata fisica", ha detto Helled. "Ci sono molti significati di velocità di conversione, ma abbiamo scoperto che tendono tutti all'incirca allo stesso valore."
Il valore teorico del periodo orbitale era di 10 ore e 33 minuti, che si correlava bene con i precedenti risultati di misurazione.
Theory Test
I nuovi calcoli erano basati sul campo magnetico misurato con precisione del pianeta. Quando Cassini volò intorno a Saturno, misurò l'impatto del pianeta su un veicolo spaziale, determinando l'aumento o la diminuzione della gravità. Sebbene i cambiamenti nella gravità siano basati su cambiamenti nella struttura interna, l'approccio matematico del team ha preso in considerazione le differenze nella struttura interna che influenzano le informazioni sul campo gravitazionale.
"Il vantaggio del nostro metodo è che tiene conto della specifica struttura interna di Saturno, non si affida al percorso del cloud dipendente dal vento e ci consente di tenere conto di una vasta gamma di valori all'interno delle proprietà fisiche misurate del pianeta e delle loro incertezze", ha affermato Helled. Per chiarire i calcoli, il team ha anche usato le misure della planarità del pianeta. L'appiattimento deriva dal fatto che i corpi rotanti non sono quasi mai sfere ideali; più velocemente ruotano, più si allungano lungo l'equatore. Helled, tuttavia, ha sottolineato che i venti influenzano anche la planarità - i venti forti all'equatore aumentano.
Dopo i calcoli teorici della velocità della circolazione di Saturno, la squadra passò a Giove, la cui velocità di circolazione è ben nota. Utilizzando lo stesso approccio matematico, i ricercatori hanno ottenuto un valore teorico della velocità di circolazione, che coincide con quello reale. Questo risultato ha confermato il loro metodo. Helled chiama i risultati del loro lavoro su Jupiter "molto stimolanti".
Una nuova e accurata determinazione del tasso di circolazione di Saturno aiuterà gli scienziati a determinare la struttura esterna ed interna del pianeta. Aiuterà a conoscere la struttura del disco protoplanetario da cui sono stati formati i pianeti, nonché a comprendere il processo di formazione dei giganti gassosi. Può anche aiutare nello studio delle dinamiche atmosferiche.
"Questo valore della velocità di Saturno conferma che la struttura dei venti latitudinali è più simmetrica e contiene sia uragani orientali che occidentali, come vediamo su Giove", ha detto Helled.
