Che cos'è quell'esagono al polo nord di Saturno?

Il misterioso esagono al polo nord di Saturno. Credit Ian Regan. Used with the author's permission.

Incastonato nel suo polo nord, Saturno custodisce uno dei segreti più affascinanti del sistema solare: una misteriosa tempesta esagonale. La tempesta fu scoperta per la prima volta durante il passaggio delle Voyager all'inizio degli anni '80, e da allora ha prontamente scansato ogni spiegazione logica che gli scienziati hanno avanzato nel corso dei decenni. Qual è la vera natura di questa misteriosa e affascinante struttura?

Saturno, il suo esagono appena visibile in alto, e la piccola luna Mimas. Credit Ian Regan

Inizialmente, fu proposto che si trattasse di un'onda stazionaria, una formazione atmosferica dovuta alla presenza di un'altra massiccia e isolata tempesta appena più a sud nelle immagini delle Voyager. Quando però Cassini si inserì in orbita attorno a Saturno nel 2004, della seconda tempesta non c'era più traccia, mentre le correnti di vento dell'esagono soffiavano più forti che mai. In compenso, Cassini ci ha dato un quadro molto dettagliato dell'esagono, una struttura larga 30 mila chilometri che soffia a 322 chilometri orari.
In uno studio pubblicato nel 2010, la ricercatrice Ana Aguiar e i suoi collaboratori hanno avanzato un'interessante teoria alternativa. Secondo i ricercatori, l'origine dell'esagono - una struttura che non ha simili, per quanto ne sappiamo, nel nostro sistema solare - è da ricercarsi nei venti stessi, e più in particolare nei loro gradienti di velocità.

Credit Ian Regan

Analizzando le variazioni di velocità dei venti in corrispondenza delle varie latitudini di Saturno, si può notare una leggera differenza a 78 gradi nord, proprio dove si trova l'esagono. Tuttavia, nel grafico completo è solo un piccolo rilievo, insignificante se paragonato, ad esempio, a quello attorno all'Equatore o perfino a quello centrato a 48 gradi nord, in corrispondenza della Ribbon Wave. Come fa quindi un rilievo così piccolo a causare una tempesta così grande, se in regioni con rilievi ben più ampi c'è poco o nulla?

Secondo i ricercatori, non sarebbero le velocità dei venti stessi a fare la differenza, ma i gradienti delle velocità, cioè le differenze. In altre parole, secondo i ricercatori quel piccolo rilievo, per quanto minuto, è in realtà molto più ripido ad esempio di quello equatoriale, che, nonostante sia molto più ampio, ha anche una pendenza molto più graduale. Quel piccolo rilievo al polo nord presenta quindi una delle più grandi escursioni, se così le vogliamo chiamare, nelle velocità dei venti dell'intero pianeta.

Credit Ian Regan

Per confermare la veridicità dei loro sospetti, i ricercatori hanno sviluppato una serie di modelli matematici in grado di spiegare come un forte gradiente di vento possa plasmare un getto ad alta quota in un moto curvilineo, e in questo caso in un esagono. Secondo i modelli, la velocità con cui l'onda si propaga è quasi identica a quella della corrente a getto stessa, il che spiega perché la tempesta appaia incastonata immobile nel polo nord. Inoltre, il sistema sviluppato dai ricercatori ha portato a conclusioni ben diverse per quanto riguarda il polo opposto, che è esattamente ciò che gli scienziati volevano vedere, dato che il polo sud di Saturno di esagoni o tempeste non ne ha proprio.

Credit Ian Regan

I ricercatori hanno poi trasferito i loro modelli al laboratorio, dove hanno allestito un serbatoio cilindrico girevole, profondo 10 centimetri e largo 60. Il tappo e la base del cilindro erano divisi in due sezioni concentriche, entrambe girevoli a velocità diverse. Facendo ruotare la sezione intera più velocemente di quella esterna, i ricercatori hanno simulato il gradiente di vento presente al polo nord di Saturno. A velocità relative basse, il flusso d'aria (in questo caso un liquido versato all'interno del cilindro) procedeva normalmente. Aumentando il gradiente, presso il confine tra i due dischi si assisteva alla comparsa instabilità ondulatorie. A seconda delle condizioni, le onde si evolvevano in maniera disordinata oppure stabile, formando da due a otto strutture attorno all'asse di rotazione. In molti casi, il risultato era proprio sei, un esagono. Siamo finalmente riusciti a spiegare il mistero dell'esagono di Saturno? Per il momento, non possiamo dire nulla con certezza.