• Gli anelli di Saturno visti dalla sonda Cassini. NASA

Le viscere molli di Saturno

Un nuovo documento suggerisce che il nucleo di Saturno è più simile a un fluido che a un solido e occupa una parte interna del pianeta più ampia di quanto si pensasse.

di Neel V. Patel 17-08-21
Con i suoi massicci anelli che si estendono per 280.000 km di diametro, Saturno è un pianeta unico nel suo genere nel sistema solare. Ora si scopre che anche il suo interno è originale. Un nuovo studio  pubblicato su “Nature Astronomy indica che il sesto pianeta dal sole ha un nucleo "indistinto" che oscilla. 

È una scoperta abbastanza sorprendente. "L'immagine convenzionale della struttura interna di Saturno o Giove è quella di un nucleo compatto di materiale roccioso o ghiacciato, circondato da un involucro a bassa densità di idrogeno ed elio", afferma  Christopher Mankovich, scienziato planetario al Caltech e coautore del nuovo studio insieme al suo collega  Jim Fuller

Ciò che Mankovich e Fuller hanno intravisto "è essenzialmente una versione sfocata di quella struttura convenzionale". Invece di vedere un confine ordinato che divide le rocce e il ghiaccio più pesanti dagli elementi più leggeri, hanno scoperto che il nucleo oscilla senza una separazione univoca e netta. Questo nucleo diffuso si estende per circa il 60 per cento del raggio di Saturno, un enorme salto dal 10 al 20 per cento del raggio di un pianeta con un nucleo tradizionale. 

Uno degli aspetti più imprevedibili dello studio è che i risultati non sono venuti dalla misurazione diretta del nucleo, cosa che non è stato possibile fare. Invece, Mankovich e Fuller si sono rivolti ai dati sismografici sugli anelli di Saturno raccolti per la prima volta dalla missione Cassini della NASA, che ha esplorato il sistema di Saturno dal 2004 al 2017.

"Saturno vibra sempre come una campana", afferma Mankovich. Quando il nucleo oscilla, crea perturbazioni gravitazionali che colpiscono gli anelli circostanti, creando sottili "onde" che possono essere misurate. Quando il nucleo del pianeta stava oscillando, Cassini è stato in grado di studiare l'anello C di Saturno (il secondo blocco di anelli dal pianeta) e misurare il piccolo ma consistente "squillo" gravitazionale causato dal nucleo. 

Mankovich e Fuller hanno esaminato i dati e hanno creato un modello per la struttura di Saturno che spiegherebbe queste onde sismografiche e il risultato è un interno indistinto. "Questo studio è l'unica prova diretta di una struttura centrale diffusa in un pianeta fluido fino ad oggi", afferma Mankovich.

I due studiosi pensano che il motivo per cui la struttura funziona è che le rocce e il ghiaccio vicino al centro di Saturno sono solubili in idrogeno, consentendo al nucleo di comportarsi come un fluido piuttosto che come un solido. Il loro modello suggerisce che il nucleo diffuso di Saturno contiene rocce e ghiaccio che occupano più di 17 volte la massa dell'intera Terra, quindi c'è molto materiale oscillante. 

Un nucleo diffuso potrebbe avere alcune importanti implicazioni sul funzionamento di Saturno. La più significativa è che stabilizzerebbe parte dell'interno dal calore convettivo, che altrimenti provocherebbe turbolenze all'interno di Saturno. Questa influenza stabilizzante dà origine alle onde gravitazionali interne che influenzano gli anelli di Saturno. Inoltre, il nucleo diffuso spiegherebbe perché le temperature superficiali di Saturno sono più alte di quanto suggerirebbero i modelli convettivi tradizionali. 

Tuttavia, Mankovich riconosce che il modello è limitato per alcuni aspetti importanti. Non può spiegare ciò che gli scienziati hanno osservato sul campo magnetico di Saturno, che è bizzarro in molti modi (per esempio, mostra una simmetria quasi perfetta sul suo asse, il che è piuttosto insolito). La speranza è che le future indagini possano limitare l'interno in modo più ristretto e fornire agli scienziati indizi su come il nucleo del pianeta potrebbe influenzare il suo campo magnetico.

Anche la missione Juno della NASA potrebbe rivelare un nucleo diffuso simile all'interno di Giove. Ciò confermerebbe l’idea che quando si formano pianeti giganti, il processo crea naturalmente gradienti di materiale rispetto a nuclei puliti e solidi. Questa ipotesi è confermata anche da alcune ricerche che utilizzano i dati sulla gravità raccolti da Juno. 

(rp)