Cassini spia una nube impossibile nei cieli di Titano

Un nuovo mistero avvolge la superficie di Titano. La sonda americana Cassini ha osservato una nube di dicianoacetilene - un composto di carbonio e azoto - nella stratosfera della luna di Saturno, nonostante i dati indichino chiaramente che l'atmosfera non possieda abbastanza vapore da poter formare una nuvola così vasta.

Image credit: NASA/JPL-Caltech/GSFC

Una prima formazione di dicianoacetilene era stata osservata decenni fa da Voyager 1 durante il suo fugace sorvolo di Saturno. Con l'arrivo a destinazione della sonda Cassini, gli scienziati hanno potuto effettuare una ricognizione molto più dettagliata della misteriosa luna, scoprendo una seconda nube simile a quella osservata decenni prima da Voyager 1. Tuttavia, i dati raccolti dallo spettrometro a infrarossi CIRS mostrano che l'atmosfera di Titano possiede meno dell'1% del vapore di dicianoacetilene necessario a formare una nube così vasta e così in quota.

"La comparsa di questa nube di ghiaccio va contro tutto ciò che sappiamo sulle dinamiche atmosferiche all'opera su Titano," spiega Carrie Anderson della NASA.

Sulla Terra, la formazione delle nubi fa parte del ciclo idrologico, ed è mediata dalla condensazione del vapore acqueo. Nella densa atmosfera di Titano, il metano svolge un ruolo simile a quello dell'acqua terrestre, evaporando dai mari che costellano la superficie e formando le nubi identificate da Cassini.

Nelle regioni della stratosfera al di sopra dei due poli, Cassini ha osservato un meccanismo diverso. Qui, la circolazione atmosferica globale spinge i gas più caldi verso la superficie, portandoli a incontrare strati sempre più freddi e dunque favorendone la condensazione. Quando la pressione e la temperatura raggiungono determinati valori, il vapore inizia a formare ghiaccio, fino a raggiungere un punto di equilibrio. Essendo la nube in una situazione di equilibrio, gli scienziati possono determinare il contenuto di vapore semplicemente misurando la quantità di ghiaccio all'interno della nube.

"Nella condensazione delle nubi, si raggiunge sempre un equilibrio," aggiunge Robert Samuelson della NASA.

È qui che i nostri modelli iniziano ad avere delle difficoltà. Studiando le impronte chimiche delle molecole di dicianoacetilene nella nube, gli scienziati hanno calcolato che ci vorrebbe una quantità di vapore almeno 100 volte superiore a quella riscontrata da Cassini per produrre una nube come quella osservata dalla sonda americana.

Gli scienziati hanno proposto uno scenario del tutto inedito - almeno per quanto riguarda Titano - per spiegare la formazione della nube, senza ricorrere all'utilizzo di processi di condensazione. Secondo gli scienziati, la nube si sarebbe formata a partire dalla precipitazione di minuscole particelle ghiacciate di cianoacetilene. Calandosi verso la superficie di Titano, queste particelle sarebbero state avvolte da uno strato di acido cianidrico. Queste particelle sarebbero poi state colpite da un fotone ultravioletto, il quale avrebbe favorito una serie di reazioni chimiche nella regione di interfaccia tra il cuore di cianoacetilene e il rivestimento di acido cianidrico. Queste reazioni avrebbero poi portato alla formazione di idrogeno e dicianoacetilene.

Si pensa che un simile processo sia alla base della formazione del cloro responsabile della distruzione delle molecole di ozono al di sopra dei poli terrestri. "È molto emozionante pensare che potremmo aver trovato delle somiglianze tra i processi chimici di Titano e quelli della Terra," aggiunge Anderson.

"Le composizioni delle stratosfere polari di Titano e della Terra non potrebbero essere più diverse di così," spiega Michael Flasar della NASA. "È incredibile come i processi fisici alla base di entrambe le atmosfere abbiano portato a reazioni chimiche così simili."