Incredibili scoperte da Plutone: le sue lune sono nel caos

Il caotico moto di Notte durante la sua rivoluzione attorno a Plutone. L'aspetto della superficie è del tutto inventato, ma la struttura globale e le varie inclinazioni sono i risultati reali di uno studio numerico.

Mancano 40 giorni allo storico sorvolo di Plutone e lune da parte della sonda New Horizons della NASA, in viaggio da quasi un decennio. Secondo il piano di volo attuale, il 14 Luglio la sonda sfreccerà accanto a Plutone a poco meno di 50 mila chilometri orari, mancandolo di soli 12500 chilometri. Ma le scoperte scientifiche stanno già arrivando.

Il telescopio spaziale Hubble della NASA, in orbita attorno alla Terra, ha scoperto che la complessa danza orbitale tra Plutone e la sua luna maggiore, Caronte, influenza il moto di tutti gli altri satelliti del sistema in maniera del tutto caotica e imprevedibile, producendo risultati estremi e clamorosi.

I cinque satelliti di Plutone con le ultime stime sulle loro dimensioni, forma e luminosità.

Plutone possiede almeno cinque satelliti naturali: Caronte (con il quale forma quello che molti scienziati ritengono un sistema binario a tutti gli effetti), Stige, Notte, Cerbero e Idra, in ordine dal più interno al più esterno. È probabile che Plutone nasconda alcune lune ancora non osservate e forse perfino un sistema di anelli: per questo, New Horizons continuerà a tenere gli occhi aperti fino a un paio di giorni prima dell'incontro, e i tecnici hanno già studiato una serie di manovre di emergenza in caso si dovessero scoprire ostacoli sulla traiettoria della sonda. Le probabilità che un tale situazione si verifichi restano comunque scarse: New Horizons infatti passerà tra Caronte e Plutone, in un punto che non dovrebbe presentare orbite stabili. Detto questo, alla sua velocità, anche le particelle più microscopiche potrebbero risultare fatali.

Le cinque lune di Plutone fotografate da Hubble. Credit NASA/ESA/HST

Secondo le osservazioni condotte da Hubble, la complessa danza gravitazionale tra Plutone e Caronte infastidisce tutti gli altri satelliti, facendoli rotolare come palle da rugby celesti. L'effetto è ulteriormente aumentato dal fatto che almeno tre lune minori, cioè Notte, Cerbero e Stige, hanno proprio la forma di un pallone da rugby, a causa dello stress gravitazionale a cui sono sottoposte. Questo caotico effetto è particolarmente evidente nel caso di Notte, che durante il suo moto di rivoluzione attorno al baricentro del sistema inverte più volte il suo assetto rotazionale.

"Se aveste una casa sul polo nord di Notte, un giorno potreste ritrovarvi sul polo sud," ha spiegato Mark Showalter, scienziato presso l'Istituto SETI. "Non sapreste mai quando potrebbe sorgere il Sole: un giorno potrebbe sorgere a ovest e tramontare a nord, e il giorno dopo non sorgere proprio."

La rotazione delle quattro lune minori di Plutone ripresa da New Horizons circa un mese fa.

Un'altra luna, Cerbero, scoperta nel 2011, presenta una colorazione molto più scura di quelle degli altri satelliti: riflette circa il 4% della luce ricevuta, contro il 40% circa riflesso dagli altri satelliti. "Se Notte e Idra sono palle di neve sporca, Cerbero è un pezzo di carbone," ha spiegato Showalter. Ciò suggerisce che Cerbero possa aver avuto un qualche ruolo nella collisione che miliardi di anni fa generò Caronte.

"Cerbero potrebbe essere un frammento staccatosi da Plutone durante l'impatto," prosegue Showalter. "Ma per ora si tratta solo di speculazione."

Stige, Notte e Cerbero, inoltre, orbitano attorno a Plutone in risonanza: se foste sulla superficie di Notte, vedreste Stige completare due orbite attorno a Plutone nello stesso tempo impiegato da Cerbero a completarne tre. Le risonanze, molto diffuse nel sistema solare (lo stesso Plutone si trova in risonanza orbitale con Nettuno), fanno sì che i corpi coinvolti non entrino in collisione tra di loro, nonostante il sistema di Plutone sia incredibilmente compatto (Caronte è 20 volte più vicino a Plutone di quanto non lo sia la Luna alla Terra). Ciò spiegherebbe come un corpo piccolo come Plutone abbia così tanti satelliti.

"Come bravi bambini, la nostra Luna e la maggior parte delle lune del sistema solare ascoltano con grande attenzione i loro genitori, rivolgendoli sempre la stessa faccia," ha spiegato Douglas Hamilton dell'Università del Maryland. "Ciò che abbiamo imparato è che le lune di Plutone assomigliano più a scontrosi adolescenti che si rifiutano di seguire le regole."

L'incontro con Plutone: tutto ciò che c'è da sapere

L'obiettivo primario di New Horizons sarà quello di mappare la superficie di questi mondi remoti e inesplorati, tentando di raccogliere quante più informazioni possibile su eventuali fenomeni geologici o vulcanici. Detto questo, data la distanza della sonda dalla Terra, meno dell'1% dei dati - immagini comprese - potranno essere scaricati in tempo reale durante l'incontro. New Horizons terminerà di trasmettere indietro tutti i dati del sorvolo solo a fine 2016.

Dato che l'asse di rotazione di Plutone è inclinato di 120 gradi, saremo in grado di osservare solo l'emisfero boreale del pianeta nano: il polo sud, infatti, sarà immerso nella più totale oscurità. Ma cosa possiamo aspettarci dalla superficie di Plutone? "Pensiamo che la superficie di Plutone sia formata da azoto molecolare, metano, monossido di carbonio e etano allo stato ghiacciato, poggianti su una base di ghiaccio d'acqua," ci aveva spiegato in una recente intervista al nostro sito Randall Gladstone, che dirigerà lo studio delle atmosfere di Plutone e satelliti. "In seguito all'impatto che generò Caronte, Plutone assunse una forma molto allungata, e rilassarsi da quello stato [cioè tornare a essere pressoché sferico] potrebbe aver aperto numerose fratture nel suolo."

Data l'incredibile velocità di New Horizons - la sonda più veloce mai lanciata - potremo ottenere una mappatura ad alta risoluzione solo di un emisfero, quello illuminato dal Sole al momento dell'incontro. Le fotocamere della sonda tenteranno comunque di osservare l'emisfero immerso nell'ombra sfruttando la debolissima illuminazione proveniente dalla luce riflessa da Caronte.

Un altro obiettivo importante della missione sarà quello di studiare le atmosfere di Plutone e Caronte. "L'atmosfera di Plutone probabilmente non supera i 20 microbar, cioè 20 milionesimi della pressione dell'atmosfera terrestre, e secondo alcuni modelli mentre Plutone si allontana dal Sole si potrebbe addirittura ghiacciare del tutto in superficie," ha proseguito Gladstone. "Sappiamo che è composta da azoto molecolare, metano e monossido di carbonio, ma probabilmente troveremo anche tracce di argon, altri idrocarburi (acetilene e diacetile, ad esempio) e nitrili (come acido cianidrico e dicianoacetilene)." L'atmosfera di Plutone è una delle sole quattro conosciute nel sistema solare per essere dominate da azoto: le altre tre sono quelle che avvolgono Titano, Tritone e la Terra.

New Horizons studierà l'atmosfera di Plutone mediante due occultazioni: il transito di Plutone davanti al Sole e poi davanti alla Terra. Entrambi i transiti avverranno circa un'ora dopo l'incontro ravvicinato e si accavalleranno quasi del tutto, data la grande vicinanza angolare (solo 0.24 gradi) tra Terra e Sole visti da distanze come quella a cui si trova Plutone. New Horizons studierà la prima occultazione, quella solare, con il suo strumento Alice (che opera nella banda di lunghezze d'onda tra 57 e 187 nanometri), e quella radio con l'antenna REX (a 4.2 cm di lunghezza d'onda). Un'ora e mezza dopo, la sonda ripeterà la stessa operazione con Caronte, che forse possiede una debole atmosfera transiente prodotta dagli scarti espulsi da quella di Plutone, e poi ancora osserverà un'ulteriore occultazione di Plutone con una stella di sottofondo. Lo strumento Alice tenterà inoltre di raccogliere i fotoni espulsi a 134 nanometri di lunghezza d'onda quando una molecola di azoto molecolare viene spezzata in due ed eccitata da un elettrone a sua volta prodotto dalla ionizzazione di un'altra molecola di azoto colpita da un fotone.

Attualmente, New Horizons è alla ricerca di eventuali lune e/o satelliti che potrebbero rappresentare un potenziale ostacolo per la missione. "Il pericolo è che le piccole lune siano fonti di detriti o perfino anelli: particelle piccole quanto un chicco di caffè, o addirittura meno, potrebbero danneggiare in maniera irreparabile la sonda," ci aveva spiegato Cathy Olkin della missione in un'altra intervista rilasciata in esclusiva per il nostro sito. "Abbiamo perciò deciso di volare in una zona priva di orbite stabili. Ma vogliamo comunque essere preparati a qualunque emergenza. Se dovessimo trovare qualcosa sul nostro percorso in grado di mettere in pericolo la sonda, disponiamo già di piani di emergenza da attuare. Questi piani includono la modifica della nostra traiettoria attraverso il sistema di Plutone e volare con l’antenna davanti per usarla come scudo da eventuali impatti."

Per sapere di più sulla missione, vi invitiamo a leggere le nostre due interviste complete a Randy Gladstone e Cathy Olkin. Naturalmente, potrete seguire la missione in diretta qui sul nostro sito e sulla nostra pagina Facebook!