“Autostrade” spaziali per viaggiare più velocemente nel sistema solare
Nel sistema solare esistono strutture generate dalle interazioni gravitazionali che secondo alcuni astronomi potrebbero essere usate come vere e proprie "autostrade spaziali"
Nel sistema solare esistono strutture generate dalle interazioni gravitazionali che secondo alcuni astronomi potrebbero essere usate come vere e proprie “autostrade spaziali“.
Queste strutture permetterebbero a un oggetto di viaggiare velocemente nello spazio e potrebbero essere utilizzate per l’esplorazione del sistema solare, nonché per lo studio di comete e asteroidi.
Applicando analisi ai dati sia di osservazione che di simulazione, un team di ricercatori guidato da Nataša Todorović, dell’Osservatorio Astronomico di Belgrado, in Serbia, ha osservato che queste “autostrade spaziali” sono costituite da una serie di archi collegati all’interno di strutture invisibili, chiamate “varietà spaziali“, dove ogni pianeta genera il proprio arco, creando quella che i ricercatori hanno definito “una vera e propria autostrada spaziale”.
Questa rete può trasportare oggetti da Giove a Nettuno nel giro di decenni, piuttosto che su scale temporali molto più lunghe.
Trovare strutture nascoste nello spazio non è sempre facile, ma osservare il modo in cui le cose si muovono può fornire indizi utili. In particolare, l’osservazione di comete e asteroidi.
Esistono diversi gruppi di corpi rocciosi a distanze diverse dal Sole. Ci sono le comete della famiglia di Giove (JFC), con orbite inferiori a 20 anni, che non vanno oltre i percorsi orbitali di Giove.
I centauri invece sono oggetti ghiacciati che orbitano tra Giove e Nettuno. E gli oggetti transnettuniani (TNO) sono quelli che si orbitano ai confini del Sistema Solare, con percorsi più ampie di quella di Nettuno.
Oggetti come i TNO che transitano lungo queste strutture si muovono verso i percorsi orbitali dei Centauri e arrivano a occupare le orbite dei JFC in tempi che possono variare da 10 mila a un miliardo di anni. Questi tempi sono decisamente eccessivi per effettuare un qualche tipo di esplorazione. Un nuovo lavoro è più ottimista sul possibile utilizzo di questi “gateway spaziali“, avendone identificato uno connesso a Giove che sembra molto più veloce nel governare i percorsi dei JFC e dei Centauri.
Sebbene quel documento non menziona i punti di Lagrange, è noto che queste regioni di relativa stabilità gravitazionale, create dall’interazione tra due corpi orbitanti (in questo caso, Giove e il Sole), possono generare varietà. Così Todorović e il suo team hanno iniziato a studiarli.
Hanno impiegato uno strumento chiamato indicatore veloce di Lyapunov (FLI), solitamente utilizzato per rilevare il caos. Poiché il caos nel Sistema Solare è legato all’esistenza di varietà stabili e instabili, in tempi brevi, il FLI può catturare tracce di varietà, sia stabili che instabili, del modello dinamico a cui è applicato.
“Qui”, hanno scritto i ricercatori nel loro articolo, “usiamo il FLI per rilevare la presenza e la struttura globale di varietà spaziali e catturare instabilità che agiscono su scale temporali orbitali; cioè, usiamo questo strumento numerico sensibile e ben consolidato per definire più in generale le regioni di trasporto veloce all’interno del Sistema Solare”.
Dopo aver raccolto i dati su milioni di orbite nel Sistema Solare e calcolato come queste orbite si adattano a varietà note, hanno modellato le perturbazioni generate dai sette pianeti principali del sistema solare, da Venere a Nettuno.
I ricercatori hanno scoperto che gli archi più prominenti, a distanze eliocentriche crescenti, sono collegati con Giove; e soprattutto con le sue varietà puntuali di Lagrange. Tutti gli incontri ravvicinati di Giove effettuati con particelle simulate hanno visitato le vicinanze del primo e del secondo punto di Lagrange di Giove.
Alcune dozzine circa di particelle sono finite sul pianeta in rotta di collisione; ma molte altre, circa 2.000, si sono staccate dalle loro orbite attorno al Sole per entrare in orbite di fuga iperboliche. In media, queste particelle hanno raggiunto Urano e Nettuno rispettivamente in 38 e 46 anni, con la più veloce che ha raggiunto Nettuno in meno di un dieci anni.
La maggioranza – circa il 70 percento delle particelle della simulazione- ha raggiunto una distanza di 100 unità astronomiche (la distanza orbitale media di Plutone è di 39,5 unità astronomiche) in meno di un secolo.
L’enorme influenza di Giove non deve sorprendere. Giove è, a parte il Sole, il pianeta più massiccio del Sistema Solare. Giove non è l’unico a generare queste strutture, come hanno scoperto i ricercatori, le stesse strutture verrebbero generate da tutti i pianeti, su scale temporali commisurate ai loro periodi orbitali.
Questa scoperta potrebbe aiutarci a capire meglio come si muovono le comete e gli asteroidi all’interno del sistema solare e quanto siano potenzialmente pericolosi per la Terra. E, come accennato, potrebbero offrire notevoli vantaggi alle future missioni spaziali di esplorazione del sistema solare.
Serve però lavorare ancora molto su questi gateway per trovare una soluzione alle collisioni e questo non sarà semplice.
“Studi quantitativi più dettagliati delle strutture spazio-fase scoperte … potrebbero fornire una visione più approfondita del trasporto tra le due cinture di corpi minori e la regione del pianeta terrestre”, hanno scritto i ricercatori nel loro articolo.
“La combinazione di osservazioni, teoria e simulazione migliorerà la nostra attuale comprensione di questo meccanismo a breve termine che agisce sulle popolazioni di TNO, Centaur, comete e asteroidi e fonderà questa conoscenza con il quadro tradizionale della diffusione caotica a lungo termine attraverso le risonanze orbitali; un compito formidabile per la vasta gamma di energie considerate”.
