Intervista esclusiva: cosa aspettarci da Plutone e Caronte

Quello di New Horizons è un viaggio alla riscoperta di un mondo che per decenni abbiamo conosciuto come un piccolo puntino di luce ai confini del sistema solare. Foto JHUAPL/SwRI
“Un nuovo mondo nei nostri cieli,” titolava a caratteri cubitali il Chicago Daily Tribune. Era un venerdì di metà Marzo, l’anno era il 1930. “Scoperto un nono pianeta ai confini del sistema solare, il primo negli ultimi 84 anni,” si leggeva quella stessa mattina sulla prima pagina del New York Times. Da quel giorno, per più di settant'anni, a scuola abbiamo studiato il sistema solare e i suoi nove pianeti. C’erano i nostri vicini di casa: Mercurio, Venere e Marte. Un po’ più in là c’era Giove, con le sue striature. Poi c’era Saturno, con i suoi maestosi anelli. C’erano anche Urano e Nettuno, due perle blu-azzurrastre immerse nell'oscurità dello spazio profondo. E poi c’era quel pallido puntino di luce, così lontano e misterioso. Ancora oggi, Plutone è lo stesso puntino luminoso che quel giorno di 85 anni fa aveva catturato l’attenzione di un 24enne americano. Qualche anno prima, Clyde Tombaugh aveva dovuto rinunciare al suo sogno di frequentare l’università, dopo che i raccolti della sua famiglia erano andati distrutti in una tempesta di grandine. Quest’anno, “riscopriremo” quello che per quasi un secolo è stato il suo pianeta.
Il 14 Luglio 2015, la sonda americana New Horizons giungerà al capolinea di una traversata del sistema solare durata quasi un decennio. La missione in realtà è iniziata ben prima, nei primi anni ’90, quando la NASA aveva bocciato una dopo l’altra tre diverse proposte di missioni verso Plutone: Pluto Fast Flyby, Pluto Express e Pluto Kuiper Express. New Horizons fece la sua comparsa nel 2001, quando fu proposta e approvata. Il 19 Gennaio 2006, la sonda iniziò il suo lungo viaggio verso i confini del sistema solare, montata in cima a un potente Atlas V. Nove ore dopo il decollo, viaggiando a quasi 58 mila chilometri orari, New Horizons superava già la Luna, diventando la sonda più veloce mai lanciata.

New Horizons sfreccerà accanto a Plutone a 50400 chilometri orari. Foto JHUAPL/SwRI
New Horizons è una sonda relativamente piccola, dal peso di soli 428 chilogrammi a carburanti pieni. Ma in quella mezza tonnellata scarsa vi è tutto il necessario: un sistema di propulsione, un generatore termoelettrico che produce energia elettrica tramite il decadimento di isotopi radioattivi, e sette strumenti scientifici. Pur essendo stata costruita con le tecnologie di un decennio fa, New Horizons è un gioiellino di ingegneria. Nessuna sonda inviata in prima ricognizione verso un mondo inesplorato può vantare una simile capacità scientifica. Nonostante ciò, tutti gli strumenti messi assieme pesano meno della fotocamera a bordo della sonda Cassini, in orbita attorno a Saturno, e tutti accesi consumano meno di una lampadina da 30 watt. I suoi due spettrometri, Ralph e Alice, hanno una risoluzione di 65 mila e 32 mila pixel rispettivamente. Per confronto, gli stessi strumenti a bordo della storica sonda Voyager avevano una risoluzione di uno e due pixel.

Che aspetto ha la superficie di Plutone? Fra meno di quattro mesi lo sapremo.
Di Plutone non sappiamo praticamente nulla. Ma già molto è cambiato da quando New Horizons si è messa in viaggio: innanzitutto, pochi mesi dopo il lancio della missione, Plutone è stato degradato da pianeta a tutti gli effetti a pianeta nano. “Non mi piace la nuova definizione di pianeta, e ci auguriamo che New Horizons riesca a cambiarla una seconda volta a favore di Plutone,” ci aveva detto Cathy Olkin, Deputy Project Scientist della missione, in un’intervista di qualche mese fa. Durante la crociera di New Horizons attraverso il sistema solare, interrotta da ben 18 ibernazioni, il sistema di Plutone è cresciuto. Meno di un anno prima del lancio, Hubble era riuscito a scovare due nuove lune attorno all’ex-pianeta: Notte e Idra, che erano andate ad affiancarsi alla già conosciuta Caronte. Tra il 2011 e il 2012, Hubble è tornato a fotografare i dintorni del pianeta nano, individuando altre due nuove lune. La famiglia si è così allargata ancora una volta, accogliendo Cerbero e Stige. Ma di lune potrebbero essercene ancora molte, e gli scienziati non escludono nemmeno che Plutone possa essere circondato da un sistema di anelli. “Se dovessimo trovare qualcosa sul nostro percorso che mettesse in pericolo la sonda, abbiamo già dei piani di emergenza da attuare, eventualmente,” ci aveva spiegato Olkin. “Questi piani includono la modifica della nostra traiettoria attraverso il sistema di Plutone e volare con l’antenna davanti per usarla come scudo con cui proteggerci da eventuali impatti.”
New Horizons sfreccerà accanto a Plutone, raggiungendo la sua minima distanza (circa 12500 chilometri dalla superficie) alle 13:49:59 del 14 Luglio, ora italiana. Ma l’incontro avverrà nel silenzio: New Horizons sarà talmente impegnata a raccogliere dati e scattare immagini che le sarà impossibile comunicare con la Terra. Qualche ora dopo l’incontro, se sarà sopravvissuta, si girerà verso il piccolo puntino di luce che è il nostro pianeta e trasmetterà un beep. Nulla di più. Ma raccoglierà talmente tanti dati (più di 100 giga di informazioni) che impiegherà più di un anno a trasmettere il tutto verso casa.
New Horizons passerà accanto a Plutone a circa 50 mila chilometri orari. Per inserirsi in orbita attorno al pianeta nano, dovrebbe ridurre la sua velocità almeno del 90%, ma per farlo avrebbe bisogno di mille volte il carburante che ha a disposizione. Altrimenti, per inserirsi in orbita avrebbe dovuto intraprendere un cammino molto più lento, ma il viaggio (in termini tecnici, un trasferimento alla Hohmann) sarebbe durato più di 45 anni. La missione si limiterà quindi a un incontro veloce, un mordi e fuggi, un dai e vai, quello che gli americani chiamano flyby, letteralmente “volare accanto”.
Ma cosa ci possiamo aspettare da Plutone? Per ora possiamo solo speculare, ma qualcosa sappiamo già. Sappiamo ad esempio che il sistema Plutone-Caronte è diverso da qualunque altro sistema che abbiamo mai esplorato da vicino. Caronte, infatti, è così massiccio rispetto a Plutone che il baricentro del sistema si trova al di fuori di Plutone stesso. In parole povere, mentre è corretto dire che la nostra Luna orbita attorno alla Terra, non si può dire lo stesso di Caronte rispetto a Plutone: la versione corretta sarebbe infatti che sia Caronte che Plutone orbitano attorno ad un punto di spazio vuoto. Sappiamo inoltre che i due corpi sono in una particolare rotazione sincrona reciproca. La nostra Luna ci rivolge sempre la stessa faccia: lo stesso vale per Caronte rispetto a Plutone, ma anche per Plutone rispetto a Caronte. I due mondi si guardano sempre con gli stessi due volti. “Se fossimo su Plutone, Caronte apparirebbe immobile nel cielo; viceversa, se fossimo su Caronte, sarebbe Plutone ad apparirebbe immobile,” ci spiega Randall Gladstone, che dirigerà lo studio dell’atmosfera dei due corpi. Qualche anno fa, Gladstone ci aveva parlato di altre due missioni spaziali, entrambe dirette verso Giove.
Una delle domande forse più affascinanti è che aspetto avrà la superficie di Plutone. Le immagini sfocate di Hubble lasciano ampi spazi all'immaginazione. Immaginazione che New Horizons spazzerà via, quando realizzerà immagini ad alta risoluzione (meno di 70 metri per pixel) della superficie di Plutone, raccogliendo informazioni spettrali da oltre 60 mila località sul pianeta nano e 21 mila su Caronte.
“Ci aspettiamo che la superficie sia simile a quella di Tritone (il principale satellite naturale di Nettuno), in quanto sono molto simili in dimensioni, temperatura e composizione,” ci spiega Gladstone. “Plutone potrebbe ancora presentare una forma schiacciata, dovuta alla collisione che probabilmente generò Caronte. Il rilassamento tettonico che ne sarebbe seguito potrebbe aver aperto numerose spaccature (e di conseguenza geyser) in superficie. Se ci saranno, sicuramente le vedremo con New Horizons. La superficie di Plutone è probabilmente composta da ghiacci di azoto, metano, etano e monossido di carbonio, appoggiati sopra uno strato di acqua allo stato solido. Sospettiamo anche che vi possa essere uno scambio di materiale tra le lune e Plutone: non ci sorprenderemo se scopriremo un paio di centimetri di polvere lunare sulla superficie di Plutone.”
Cos'altro potrebbe celarsi sulla superficie di Plutone, in attesa di essere scoperto? Grande attenzione è stata rivolta a possibili criovulcani, massicci vulcani ghiacciati. “Caronte e Plutone sono in una rotazione sincrona: non c’è calore di marea, quindi probabilmente possiamo già escludere qualunque tipo di attività. Ma in passato le cose erano diverse,” prosegue Gladstone. E perché no, magari anche un oceano liquido sotterraneo, come sulla luna di Giove, Europa? “Un oceano sotto-superficiale su Caronte è estremamente improbabile, ma lo stesso non si può dire per Plutone,” commenta Gladstone. “Non abbiamo ancora potuto escludere questa possibilità, e anzi, è probabile che Plutone avesse un simile oceano almeno durante la sua gioventù. Tuttavia, è troppo presto per poter parlare già di reazioni chimiche e interazioni con corpi esterni.”
Che ci sorprenda o meno, Plutone ha un’atmosfera, e non una da poco: il suo volume infatti è almeno 350 volte quello del pianeta nano stesso. L’atmosfera di Plutone l’abbiamo già osservata più volte mentre il pianeta nano transitava di fronte a stelle distanti di sottofondo. “La principale differenza con Tritone è proprio l’atmosfera: Plutone ha 10 volte più metano attorno a sé,” continua Gladstone. “Per ora, sappiamo che l’atmosfera di Plutone è composta almeno da azoto molecolare, metano e monossido di carbonio, ma prevediamo che vi siano anche dell’argon e altri idrocarburi (acetilene e diacetile, ad esempio) e nitrili (come acido cianidrico e dicianoacetilene). L’atmosfera varia notevolmente nel corso dell’orbita, tanto che a un certo punto si congela completamente. La pressione media in superficie è di circa 10-20 microbar, cioè 10-20 milionesimi di quella terrestre”. Secondo le previsioni degli scienziati, al momento dell'incontro con New Horizons, l'atmosfera non dovrebbe ancora essersi ghiacciata del tutto.
New Horizons studierà l’atmosfera di Plutone, e anche un’eventuale atmosfera attorno a Caronte, raccogliendo la luce del Sole filtrata attraverso i gas. “Lo strumento Alice studierà le occultazioni solari (a 52-187 nanometri di lunghezza d’onda), mentre l’antenna REX studierà le occultazioni radio (a 4.2 centimetri di lunghezza d’onda),” ci spiega Gladstone. “Le occultazioni perlopiù si accavalleranno, in quanto la Terra si trova molto vicina al Sole vista da così lontano (meno di 0,24 gradi di distanza). Osserveremo l’occultazione di Plutone tra le 14:16 e le 14:49 del 14 Luglio; il Sole tramonterà verso le 14:47, un’oretta dopo l’incontro ravvicinato. Studieremo l’occultazione di Caronte circa un’ora dopo quella di Plutone, e altre due ore dopo studieremo l’occultazione di Plutone rispetto a una stella di sottofondo molto luminosa. Alice studierà anche il fenomeno della luminescenza, che si verifica quando un fotone ultravioletto espulso dal Sole colpisce e ionizza una molecola di azoto molecolare; l’elettrone emesso dalla molecola di azoto è abbastanza energetico da colpire un’altra molecola di azoto, romperla e far emettere da uno dei due atomi di azoto un fotone a 134 nanometri di lunghezza d’onda. Gli altri strumenti a bordo di New Horizons studieranno la fuga atmosferica, misurando gli ioni formati dalla collisione fra il vento solare con l’azoto molecolare. Le fotocamere LORRI e MVIC cercheranno di scovare nubi, nebbie o perfino pennacchi di fumo staccarsi dalla superficie, come era accaduto già con Tritone.”
Ma cosa porta gli scienziati a pensare che un mondo piccolo come Caronte, 1200 chilometri in diametro, possa possedere un’atmosfera? La risposta, ancora una volta, ce la dà Gladstone. “La stragrande maggioranza dei materiali volatili probabilmente se ne è già andata da tempo. Tuttavia, un’atmosfera temporanea potrebbe formarsi in seguito all’impatto di un asteroide o di una cometa. Tali impatti avverrebbero circa ogni milione d’anni e, dato che i corpi nel sistema solare esterno viaggiano molto lentamente, non sarebbero collisioni catastrofiche. Se siamo fortunati, magari un simile impatto è avvenuto relativamente di recente. Altrimenti, Caronte di per sé non è in grado di trattenere materiali volatili. Tuttavia, potrebbe essere in grado di catturare momentaneamente i gas lasciati andar via da Plutone. Alcune di queste molecole potrebbero addirittura adagiarsi sulla superficie, dove riuscirebbero a sopravvivere solo di notte. Quest’atmosfera è proprio ciò che speriamo di osservare con Alice quando ci godremo il Sole tramontare e subito dopo sorgere sopra Caronte.”
Quello di New Horizons sarà un viaggio alla riscoperta di un mondo perduto, ma sarà anche molto di più. Oltre all’ovvio valore scientifico di questa spedizione senza precedenti, la missione di New Horizons è anche un ritorno alle nostre origini. Plutone fu il primo oggetto trans-Nettuniano, cioè oltre Nettuno, a essere osservato. Con la sua scoperta, l’uomo si rese conto che il sistema solare non si fermava agli otto-nove pianeti, ma andava ben oltre, proseguendo per milioni di chilometri. Ed è proprio nella periferia del nostro sistema solare che si sono formate le basi della vita, i materiali organici a cui forse oggi dobbiamo la nostra esistenza.
Allacciatevi le cinture, perché ormai siamo in dirittura d’arrivo. Un piccolo puntino che da miliardi di anni ci spia dai confini della nostra casa celeste si sta finalmente per trasformare in un mondo completo. “È stata un’attesa interminabile,” conclude Gladstone, “ma ormai siamo agli sgoccioli!”
New Horizons è in dirittura d’arrivo. Sola nella gelida, remota e buia periferia del sistema solare, la piccola sonda americana ha un compagno di viaggio. Chi? Proprio lui, proprio Clyde Tombaugh, quel 24enne che, con un diploma liceale in mano, puntò il suo telescopio in direzione di quel piccolo puntino luminoso nel posto giusto, al momento giusto. Attaccato al corpo della sonda vi è un piccolo contenitore, che reca la scritta: “Clyde W. Tombaugh, scopritore di Plutone e della Fascia di Kuiper, il ragazzo di Adelle e Muron, il marito di Patricia, il padre di Annette  e Alden, astronomo, insegnante, compagno di battute e amico.” E all'interno di quel piccolo contenitore distante milioni di chilometri dalla Terra vi sono le ceneri di Clyde Tombaugh.
Intervista esclusiva: cosa aspettarci da Plutone e Caronte Intervista esclusiva: cosa aspettarci da Plutone e Caronte Reviewed by Pietro Capuozzo on 16.3.15 Rating: 5
Riproduzione riservata. (C) Polluce Notizie 2010-2017. Powered by Blogger.