Ma qual è la relazione tra la massa e l’età degli anelli? Misure effettuate in precedenza da altri strumenti di Cassini avevano mostrato che gli anelli sono composti al 99% da ghiaccio, e da impurità pari all’1% della massa totale. La sonda Cassini aveva anche determinato il flusso di particelle contaminanti (microscopici granelli di silicati) presenti attorno a Saturno. Misurando la massa degli anelli è stato quindi possibile risalire alla quantità di impurità accumulate e quindi determinare il tempo necessario perché si depositassero: da 10 a 100 milioni di anni.
“La massa degli anelli era l’ultimo elemento del puzzle. Una massa piccola, come quella che abbiamo misurato attraverso il sistema di telemisure di Cassini, indica una giovane età”, spiega Luciano Iess. “C’erano già indizi che gli anelli non si fossero formati assieme a Saturno, ma ora ne abbiamo una prova molto convincente, che è stato possibile ottenere solo nella fase finale della missione”.
Gli anelli potrebbero essersi formati per la disintegrazione di una luna di Saturno, ad esempio in conseguenza di un impatto con una cometa. Le stesse misure di gravità, ottenute dai passaggi ravvicinati di Cassini, hanno permesso di risolvere altri problemi aperti, relativi alla struttura interna del pianeta. Saturno è un gigante gassoso con un raggio di circa 60.000 km (circa 10 volte quello terrestre), composto in gran parte da idrogeno ed elio, come il Sole e Giove. Era noto da tempo che gli strati più esterni dell’atmosfera di Saturno ruotano più velocemente di quelli interni, ma di quanto non era noto. Non era nemmeno noto a che profondità il pianeta comincia a ruotare come un corpo solido.
“Ci aspettavamo che Saturno si comportasse come il fratello maggiore, Giove – afferma Daniele Durante, coautore del lavoro – ma quando abbiamo confrontato i risultati che avevamo ottenuto per Giove lo scorso anno con quelli pubblicati ora, la differenza è stata sorprendente”. Saturno inizia a ruotare uniformemente a circa 9000-10000 km di profondità, corrispondenti a circa il 15% del raggio del pianeta. Invece, su Giove solo gli strati più superficiali, corrispondenti al 3% del pianeta, ruotano più velocemente dall’interno. La grande profondità della rotazione differenziale può spiegare come mai sia stato sinora impossibile determinare il periodo di rotazione di Saturno.
Il lavoro fornisce la risposta ad un’altra importante domanda: quanto è grande il nucleo di Saturno? Modelli matematici della struttura interna, sviluppati presso l’Università della California a Berkeley, indicano che le misure di gravità sono compatibili con un nucleo formato da elementi pesanti (ossia diversi da idrogeno ed elio) pari a circa 15-18 masse terrestri, ossia il 15% del pianeta. Questa stima potrà fornire importanti informazioni sulla formazione di Saturno e delle sue lune.
La missione Cassini è terminata il 15 settembre 2017, utilizzando il propellente residuo per una manovra che ha fatto precipitare la sonda nell’atmosfera di Saturno, in modo da proteggere le lune del pianeta da possibili contaminazioni.
Il gruppo di ricerca è guidato da Luciano Iess, del Dipartimento di Ingegneria meccanica e aerospaziale di Sapienza Università di Roma con la collaborazione di Daniele Durante e Paolo Racioppa. Hanno contribuito alla ricerca B. Militzer (Univ. of California at Berkeley, USA), Y. Kaspi (Weizmann Institute, Israele) e P. Nicholson (Cornell Univ., USA), assieme ad altri ricercatori di università e istituzioni scientifiche italiane e straniere. La ricerca, pubblicata il 17 gennaio sull’edizione online della rivista Science, è stata finanziata in parte dall’Agenzia Spaziale Italiana. “L’analisi dei dati scientifici raccolti dalla sonda Cassini sta contribuendo in maniera fondamentale ad aumentare la conoscenza del pianeta Saturno. Con quest’ultima importante scoperta, l’Italia consolida la propria leadership scientifica nel campo dell’esplorazione del Sistema Solare, grazie anche all’importante contributo di Sapienza”, afferma Barbara Negri, responsabile ASI dell’Unità Esplorazione dell’Universo.
