Venti giorni a Plutone: la vostra guida dell'incontro

Cosa scopriremo su Plutone e sulle sue cinque lune?

Fra esattamente 20 giorni, la sonda americana New Horizons raggiungerà la sua destinazione, completando una traversata del sistema solare durata nove anni e mezzo. La destinazione è Plutone, l'ultimo avamposto del sistema solare rimasto inesplorato, ma anche il primo di una vastissima popolazione di oggetti - i corpi della Fascia di Kuiper, la cosiddetta terza zona del sistema solare - a essere visitato.

La missione cominciò nel 1989, quando l'allora trentaduenne Alan Stern raccolse attorno a sé un piccolo gruppo di coetanei - che poi si sarebbero chiamati "The Pluto Underground" - per dare il via allo studio preliminare di una missione verso Plutone, ma soprattutto per cercare di convincere la NASA dell'importanza di una tale esplorazione. "Se la nostra missione fosse stata un gatto, sarebbe già morta da tempo, perché i gatti hanno solo nove vite," scherza oggi Stern, riferendosi al fatto che la missione di New Horizons, assieme alle sue avversarie Pluto Kuiper Express e Pluto Fast Flyby, fu selezionata e poi abbandonata più e più volte. Poi, tra il 2000 e il 2001, la svolta: la NASA decise finalmente di dare il via libera a New Horizons, alla luce dell'elezione di Plutone come "oggetto di massima priorità" da parte del Decadal Survey della National Society, che da sempre guida la selezione delle destinazioni spaziali.

Così, il 19 Gennaio 2006 - prima ancora che Plutone fosse cacciato dall'olimpo dei pianeti - la sonda mollò gli ormeggi e salpò verso le stelle, cavalcando un razzo Atlas V 551. New Horizons scrisse subito la storia dell'esplorazione spaziale, diventando la più veloce sonda a essere mai lanciata, superando l'orbita della Luna a gran velocità solo nove ore dopo il decollo. Ma tra Plutone e New Horizons c'erano ancora 5 miliardi di chilometri: nessuna sonda aveva mai dovuto percorrere così tanto spazio per raggiungere la sua destinazione. Il viaggio era appena incominciato.

Nel Giugno del 2006, New Horizons incontrò l'asteroide 132524 APL. Meno di un anno più tardi, il 28 Febbraio 2007, la sonda sfrecciò accanto a Giove, effettuando una manovra di fionda gravitazionale, cioè rubando parte della velocità del pianeta per accelerare se stessa.

New Horizons ha passato due terzi della sua missione in ibernazione, cioè con quasi tutti gli strumenti e apparati di bordo spenti. Durante queste lunghe ibernazioni - nella sua missione se ne contano 18 - New Horizons si è limitata a trasmettere una volta alla settimana un breve segnale, privo di informazioni, il cosiddetto "green beacon", per informare i suoi genitori terrestri di essere ancora viva. New Horizons è stata in ibernazione dal 2007 al Dicembre 2014 - con l'eccezione di una cinquantina giorni l'anno in cui usciva dal letargo per effettuare una lunga serie di test a tutti i suoi sistemi - quando si è risvegliata per la sua ultima volta e ha incominciato a prepararsi per l'incontro.
New Horizons incontrerà Plutone il 14 Luglio 2015, giungendo a soli 13695 km dal suo centro e 12500 km dalla sua superficie alle 13:49:57 ora italiana. Ma New Horizons sta ancora viaggiando a una velocità incredibile: circa 13.78 chilometri al secondo, quasi 50 mila chilometri orari. In un paio di ore, Plutone e le sue cinque lune saranno già alle spalle di New Horizons. Chi di noi si metterebbe in viaggio per un decennio verso una destinazione lontana per poi ripartire solo una o due ore dopo averla raggiunta? D'altronde, per inserirsi in orbita attorno a Plutone, New Horizons avrebbe dovuto optare per una traiettoria più lenta, che però sarebbe durata circa 45 anni, e sopravvivere nello spazio così a lungo sarebbe stata un'impresa.

Dato che l'incontro sarà così breve, gli scienziati hanno dovuto studiare una complessa e laboriosa sequenza di operazioni per cercare di effettuare quante più osservazioni possibili. Il sistema di Plutone comprende ben cinque lune, e gli scienziati vogliono studiarle tutte con gli strumenti a bordo della sonda. Ma a distanze così vaste dal Sole, è sconsigliabile portare con sé oggetti con parti o meccanismi in movimento: per questo tutti e sette gli strumenti a bordo della sonda sono perlopiù immobili. Per puntare una delle due fotocamere, Ralph e LORRI, verso Plutone, ad esempio, New Horizons dovrà orientarsi in modo che il lato con la fotocamera scelta punti verso la superficie del pianeta nano. Ma non finisce qui: dato che, sempre per fare un esempio, il campo visivo di LORRI è molto ristretto, per mappare un intero emisfero New Horizons dovrà muoversi come la testina di una stampante.

Durante l'incontro, New Horizons sarà così impegnata a effettuare osservazioni e misurazioni che trasmetterà indietro meno dell'1% dei dati raccolti. Il 14 Luglio, almeno per noi terrestri, sarà un giorno noioso. Il primo segnale di New Horizons post-incontro verrà emesso solo alle 2:09 della mattina seguente, e raggiungerà la Terra circa 4 ore e 25 minuti più tardi. Ma non aspettatevi molto: sarà un breve bip per segnalare che tutto è filato liscio, che la sonda ha superato l'incontro incolume. A causa della grandissima distanza tra New Horizons e la Terra, l'intero volume di dati, immagini comprese, verrà scaricato del tutto solo alla fine del 2016.

L'obiettivo primario di New Horizons sarà mappare le superfici di Plutone e del suo satellite principale, Caronte. New Horizons attraverserà il sistema di Plutone in un corridoio di 100 per 150 chilometri - vale a dire, la sua traiettoria si troverà da qualche parte in questo parallelepipedo, se tutto andrà bene. Da questo corridoio, la fotocamera Ralph sarà in grado di mappare la superficie di Plutone fino a una risoluzione di circa 250 metri per pixel, cioè ogni pixel nelle foto corrisponderà a 250 metri sulla superficie di Plutone, e tutte le strutture entro quei 250 metri verranno approssimate in un unico pixel. Pochi minuti dopo l'incontro con Plutone, alle 14:03:50 ora italiana, New Horizons raggiungerà la sua massima vicinanza a Caronte, a circa 29451 km di distanza. Gli strumenti di bordo raccoglieranno informazioni spettrali da oltre 60 mila località sul pianeta nano e 21 mila su Caronte.

Cosa possiamo aspettarci dalla superficie di Plutone e Caronte? Qualcosa sappiamo già: la superficie di Plutone è composta da uno strato di acqua allo stato solido rivestita da ghiacci di azoto, metano, etano e monossido di carbonio, forse a loro volta avvolti da un paio di centimetri di polveri lunari dovuti ai continui scambi di materiale tra il pianeta nano e le sue lune. Ma cosa vedremo, di preciso? Criovulcani, geyser? Purtroppo, Caronte e Plutone sono in una rotazione sincrona reciproca: nello stesso periodo impiegato da Plutone a ruotare su se stesso, Caronte completa una rivoluzione attorno al baricentro del sistema, e anche una rotazione completa sul suo asse. In altre parole, mentre nel sistema Terra-Luna è la Luna a rivolgerci sempre la stessa faccia, nel sistema Plutone-Caronte la cosa è reciproca: Plutone rivolge sempre lo stesso volto a Caronte, e Caronte a sua volta rivolge sempre lo stesso volto a Plutone. Cosa significa questo da un punto di vista geologico? Significa che non c'è calore di marea, e quindi i due mondi sono probabilmente piuttosto inattivi. Ma in passato le cose erano diverse: si pensa che Caronte, e magari anche le altre lune (con l'eccezione forse di Cerbero, che secondo i primi dati potrebbe essere un "intruso"), sia stata generata da un colossale impatto, che fece momentaneamente assumere a Plutone una forma molto obliqua. Rilassarsi da questo stato, cioè tornare al solito aspetto quasi perfettamente circolare, potrebbe aver aperto numerose fratture in superficie e fomentato per un certo periodo attività geologiche e criovulcaniche.
Completata l'analisi delle superfici, sarà la volta delle atmosfere. Nonostante Plutone sia un mondo molto piccolo, solo 2390 km in diametro, il volume della sua atmosfera 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, bloccandone parte del disco e quindi oscurandole. Da questi transiti, detti anche occultazioni, sappiamo che la pressione media è di circa 10-20 microbar, cioè 10-20 milionesimi di quella terrestre, e che è composta principalmente da azoto molecolare, metano e monossido di carbonio, forse con l'aggiunta di argon, altri idrocarburi (acetilene e diacetile) e nitrili (acido cianidrico e dicianoacetilene). L'atmosfera di Plutone è l'unica del sistema solare a essere dominata da azoto, oltre a quelle che avvolgono Tritone, Titano e la Terra.
Si pensa che, a causa della grande eccentricità dell'orbita di Plutone, cioè della notevole differenza tra il punto più vicino e quello più lontano dal Sole, l'atmosfera si ghiacci almeno parzialmente, se non del tutto, in superficie per parte dell'orbita. Sempre a causa dell'elevata eccentricità dell'orbita di Plutone, l'illuminazione che il pianeta nano riceve dal Sole varia del 280% nel corso di un anno plutoniano, mentre sulla Terra, in un anno terrestre, varia solo del 5%.
New Horizons studierà l'atmosfera di Plutone con lo stesso metodo, cioè osservando il transito (o occultazione) del pianeta nano davanti al Sole. La luce emessa dalla nostra stella e filtrata attraverso l'atmosfera di Plutone, infatti, cela delle "impronte chimiche" caratteristiche dei gas e delle molecole presenti attorno al pianeta nano. L'occultazione culminerà alle 14:51:25 e verrà studiata dallo strumento Alice, che opera tra 52 e 187 nanometri di lunghezza d'onda. Una seconda occultazione avverrà poco dopo, alle 14:52:27, quando Plutone oscurerà la Terra, che vista da così lontano si trova solo a 0.24 gradi dal Sole. New Horizons studierà questa seconda occultazione, detta occultazione radio, con la sua antenna REX, che opera a 4.2 centimetri.
Un po' dopo, alle 16:17:41, New Horizons osserverà un'altra occultazione: quella di Caronte con il Sole. Si pensa che anche Caronte possa vantare un'atmosfera, probabilmente transiente, cioè instabile, formata quasi totalmente dall'azoto in fuga dall'atmosfera di Plutone e catturato dal debole campo gravitazionale di Caronte. Come nel caso di Plutone, qualche minuto più tardi, alle 16:20:21, l'antenna REX osserverà l'occultazione radio Caronte-Terra.
Cosa di preciso scopriremo su Plutone e sulle sue cinque lune? La risposta, almeno per un paio di settimane ancora, dobbiamo relegarla alla nostra immaginazione. Ma di sicuro scopriremo qualcosa di incredibile e sorprendente. La cosa più sorprendente sarebbe non trovare alcuna sorpresa.
Plutone fu scoperto nel 1930 da Clyde Tombaugh, un giovane appassionato di astronomia che aveva dovuto rinunciare al suo sogno di frequentare l'università dopo che il raccolto della sua famiglia era andato distrutto in un temporale. Tombaugh trascorse intere notti ad analizzare lastre fotografiche del cielo, cercando di osservare uno di quei piccoli puntini di luce muoversi. Una notte, confrontando due lastre della stessa regione ottenute a qualche giorno di distanza l'una dall'altra, il giovane Tombaugh osservò un puntino muoversi. Aveva scoperto Plutone.
Oggi, New Horizons sta sfrecciando verso Plutone a 1.2 milioni di chilometri al giorno, portando con sé 10 grammi delle ceneri di quell'uomo che 85 anni fa fu il primo a osservare il pianeta. E così, Clyde Tombaugh diventerà anche il primo uomo a visitare da vicino Plutone - il suo Plutone.