Ricercatori italiani fanno luce sui misteri dell'atmosfera di Titano

Grazie a nuovi dati raccolti dalla sonda americana Cassini, i ricercatori sono stati in grado di confermare la presenza di una popolazione di complessi idrocarburi negli strati atmosferici superiori di Titano, il più grande satellite naturale di Saturno.
La presenza di questi idrocarburi complessi a forma di anello, noti come idrocarburi policiclici aromatici (PAH), spiegherebbe l'origine delle particelle di aerosol trovate nello strato inferiore che nasconde la superficie di Titano. Secondo i ricercatori, questi idrocarburi si aggregherebbero in particelle più grandi mentre diminuiscono di quota.
Il team è stato guidato dall'italiana Bianca Maria Dinelli dell'ISAC di Bologna, una struttura del CNR.

«Con l'incredibile quantità di metano nella sua atmosfera, la nebbia di Titano è molto più fitta di quella di Los Angeles», spiega Scott Edgington della NASA. «Questi nuovi dati raccolti da Cassini fanno luce su come le pesanti e complesse molecole di idrocarburi che formano la nebbia di Titano si siano formate dalle molecole più semplici presenti nell'atmosfera. Ora che sono state identificate, la longevità della missione di Cassini permetterà di studiarne la variazione con i cambiamenti stagionali di Titano».
L'atmosfera di Titano è, nel sistema solare, la più simile a quella della nostra Terra. Come la nostra, infatti, è composta per la stragrande maggioranza da azoto molecolare. A differenza della nostra, però, l'ossigeno e l'acqua sono solo presenti in traccia su Titano. Un'altra molecola, il metano, prende il posto dell'acqua sulla Terra, e occupa il 2% dell'atmosfera di Titano. Tutto su Titano è di metano: dai laghi agli iceberg.
Secondo gli scienziati, l'atmosfera di Titano potrebbe assomigliare a quella che avvolgeva il nostro pianeta prima che si formassero i primi esseri viventi.
Quando la luce solare o particelle ad alte energie provenienti dalla bolla magnetica di Saturno si scontrano contro gli strati atmosferici di Titano a 1000 chilometri di altitudine, le molecole di azoto e metano vengono spezzate, risultando nella formazione di massicci ioni ed elettroni, che a loro volta innescano una catena di reazioni che producono una grande varietà di idrocarburi. Queste reazioni portano inoltre alla formazione delle particelle di aerosol a base di carbonio, grandi agglomerati di atomi e molecole che sono stati osservati negli strati più bassi della nebbia che avvolge Titano, al di sotto dei 500 chilometri di altitudine.
Preziosi dati sull'atmosfera di Titano sono stati raccolti dalla sonda europea Huygens, arrivata attaccata a Cassini nel 2005 e atterrata sulla superficie del satellite di Saturno. Altri dati sono stati raccolti più recentemente, nel Luglio e nell'Agosto del 2007, dallo spettrometro VIMS a bordo di Cassini – uno strumento in parte italiano.
«Possiamo finalmente confermare che i PHA hanno giocato un ruolo chiave nella produzione della bassa nebbia di Titano, e che le reazioni chimiche che sono sfociate nella produzione di questa nebbia iniziano negli strati superiori dell'atmosfera», spiega Manuel Lopez-Puertas dell'Istituto di Astrofisica a Granada, in Spagna. «Questa scoperta è sorprendente: sospettavamo da tempo che i PAH e gli aerosol nell'atmosfera di Titano fossero collegati, ma non ci aspettavamo di dimostrarlo con gli strumenti attuali».
La scoperta è arrivata in seguito all'identificazione di una linea di emissione spettrale caratteristica del metano che presentava una forma leggermente anomala, facendo credere agli scienziati che potesse nascondere qualcosa. Studiando le reazioni e gli elementi che potrebbero essere stati la causa di questa anomalia, il team ha scoperto che il segnale era visibile solamente di giorno, il che indicava uno stretto collegamento con l'illuminazione solare.
«La lunghezza d'onda centrale di questo segnale, circa 3.28 micron, è tipica dei composti aromatici – molecole di idrocarburi nelle quali gli atomi di carbonio sono legati in strutture simili ad anelli», ha spiegato la Dinelli.
Il primo sospetto studiato dal team è stato il benzene, il più semplice composto aromatico formato da un solo anello, ma si è poi scoperto che la sua scarsa diffusione non avrebbe potuto spiegare gli effetti osservati.
Eliminato il benzene dalla lista dei sospetti, il team si è concentrato su composti più complessi, come i PAH, che contengono in media 34 atomi di carbonio strutturati in circa 10 anelli. I risultati, confrontati con i database spettrali, sono stati positivi.
«I PAH sono molto efficienti nell'assorbire le radiazioni ultraviolette dal Sole, ridistribuendo l'energia all'interno della molecola e infine emettendola a lunghezze d'onda infrarosse», ha aggiunto Alberto Adriani dell'INAF di Roma.
Questi idrocarburi sono in grado di emettere quantità di radiazioni infrarosse anche nel rarefatto ambiente dell'atmosfera superiore di Titano, dove le collisioni fra molecole sono piuttosto rare. Le molecole stesse sono un prodotto intermedio, generato quando la radiazione solare ionizza molecole più piccole nell'atmosfera di Titano che poi coagulano e precipitano.
Una scoperta importante che, stavolta siamo fieri di dirlo, è in gran parte italiana.

© immagini
ESA/ATG medialab
NASA/JPL-Caltech/SSI
Ricercatori italiani fanno luce sui misteri dell'atmosfera di Titano Ricercatori italiani fanno luce sui misteri dell'atmosfera di Titano Reviewed by Pietro Capuozzo on 7.6.13 Rating: 5
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