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La sonda Cassini ha rilevato drammatici cambiamenti stagionali su Titano


Inverni sempre più rigidi e un grande vortice nell’emisfero sud: la sonda Cassini ha rilevato importanti cambiamenti stagionali nella temperatura e nella composizione dell’atmosfera della maggiore delle lune di Saturno.


 

Non ci sono più le stagioni di una volta, neanche su Titano. Mentre nell’emisfero nord il solstizio d’estate è ormai alle porte, a sud l’inverno già imperversa.

La sonda Cassini ha infatti rilevato importanti cambiamenti stagionali nella temperatura e nella composizione dell’atmosfera della maggiore delle lune di Saturno.

L’inverno stringe la morsa nell’emisfero meridionale di Titano e un forte vortice, ricco di gas traccia, si è sviluppato all’altezza del polo sud. Tali osservazioni mostrano un’inversione polare nell’atmosfera della luna rispetto al 2004, quando condizioni simili erano state osservate da Cassini nell’emisfero settentrionale al momento dell’arrivo della sonda nel sistema di Saturno.

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“La lunga missione di Cassini e le frequenti visite a Titano hanno permesso di osservare il modello di cambiamenti stagionali sulla luna nei minimi dettagli, per la prima volta”, spiega Athena Coustenis dell’Observatoire de Paris, che ha presentato i risultati di Cassini in occasione del 48esimo meeting American Astronomical Society’s Division for Planetary Sciences e dell’11esimo European Planetary Science Congress. “Siamo arrivati quando era metà inverno nell’emisfero nord e ora abbiamo avuto la possibilità di monitorare la risposta atmosferica di Titano attraverso due stagioni complete. Dall’equinozio, in cui entrambi gli emisferi hanno ricevuto pari riscaldamento dal sole, abbiamo visto rapidi cambiamenti.”

Su Titano il calore circola nell’atmosfera seguendo un ciclo di polo-a-polo in cui i gas caldi salgono al polo estivo e i gas freddi scendono al polo invernale. Subito dopo l’equinozio del 2009 le osservazioni di Cassini hanno però mostrato un’inversione su larga scala di questo sistema.

Gli emisferi di Titano hanno risposto in modo diverso ai cambiamenti stagionali. Nel corso degli ultimi quattro anni gli effetti invernali hanno portato nella stratosfera polare meridionale ad una diminuzione della temperatura di 40 gradi centigradi. Nell’emisfero settentrionale invece il riscaldamento è stato molto graduale: le temperature sono rimaste stabili nel corso della primavera e hanno mostrato un aumento di 6 gradi solo a partire dal 2014.

In questi mesi che hanno seguito l’ultimo equinozio, il vortice nella stratosfera sopra il polo sud è diventato prominente, presentando un ‘hot spot’ atmosferico nelle alte quote. Una formazione simile era stata osservata anche nell’emisfero settentrionale ed è scomparsa quasi completamente nel 2011.

All’interno del vortice, costantemente in ombra, si è verificata una rapida crescita di gas traccia che si accumulano in assenza di luce ultravioletta. In particolare sono stati rilevati idrocarburi complessi e nitrili, come metilacetilene e benzene, visti in precedenza solo nelle alte latitudini settentrionali.

“Abbiamo avuto la possibilità di assistere all’arrivo dell’inverno fin dall’inizio e ci stiamo avvicinando al momento di picco per i processi di produzione di questi gas nell’emisfero sud”, continua Coustenis. “Ora stiamo cercando nuove molecole nell’atmosfera sopra la regione sud polare di Titano che sono state previste dai nostri modelli al computer. Fare queste rilevazioni ci aiuterà a capire la fotochimica in corso”.

Nell’emisfero settentrionale i gas traccia hanno perdurato anche in estate. Il loro processo di distruzione fotochimica è piuttosto lento, con una velocità che varia a seconda della tipologia di gas. Tuttavia, dall’inizio del 2016, una zona di gas molecolare impoverito e aerosol si è sviluppata lungo tutto l’emisfero settentrionale tra un’altitudine di 400 e 500 chilometri, suggerendo un effetto dinamico complesso che si attiva nella alte quote dell’atmosfera.

“A quasi un anno dalla fine della missione Cassini, prevista per settembre 2017, sta emergendo un quadro coerente della media e alta atmosfera di Titano”, dice Coustenis. “In 13 anni siamo riusciti a osservare quasi mezzo anno di Titano e riuscendo a fornire una comprensione ancora più profonda della variabilità stagionale di luna di Saturno”.

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