La prima mappa che mostra la geologia globale della più grande luna di Saturno, Titano, è stata completata e ci mostra un mondo dinamico composto da di dune, laghi, pianure, crateri e altre tipologie di terreno.

Il geologo planetario David Williams della School of Earth and Space Exploration della Arizona State University ha lavorato con un team di ricercatori, guidati dalla geologa planetaria Rosaly Lopes del Jet Propulsion Laboratory della NASA di Pasadena, California, per sviluppare questa mappa geologica globale di Titano. La mappa e le loro scoperte, che includono l’età relativa dei terreni geologici di Titano, sono state recentemente pubblicate sulla rivista Nature Astronomy .

Titano è l’unico altro corpo planetario nel nostro sistema solare, oltre la Terra, noto per avere liquido stabile sulla sua superficie. Invece di acqua, però, dalle nuvole, grazie al clima gelido del satellite, piovono metano ed etano allo stato liquido che riempiono le depressioni che compongono i laghi ed i mari di Titano.

“Titano ha un ciclo idrologico attivo a base di metano che ha modellato un complesso paesaggio geologico, rendendo la sua superficie una delle più geologicamente diverse nel sistema solare“, ha detto l’autore principale Lopes.

“Nonostante i diversi materiali, temperature e campi di gravità tra Terra e Titano, molte caratteristiche superficiali sono simili tra i due mondi e possono essere interpretate come prodotti degli stessi processi geologici. La mappa mostra che i diversi terreni geologici hanno una chiara distribuzione in base alla latitudine latitudine , a livello globale, e che alcuni terreni coprono un’area molto più ampia di altri“, ha affermato Lopes.

Il team di Lopes ha utilizzato i dati della missione Cassini della NASA, che ha operato tra il 2004 e il 2017 e ha effettuato più di 120 sorvoli della luna di Saturno, Titano. In particolare, hanno usato i dati del radar imager di Cassini, utilizzato per penetrare nell’atmosfera di Titano composta da azoto e metano. Inoltre, il team ha utilizzato i dati degli strumenti a infrarossi e visibili di Cassini, che sono stati in grado di catturare alcune delle più grandi caratteristiche geologiche di Titano attraverso la foschia del metano.

“Questo studio è un esempio dell’uso di set di dati e strumenti combinati“, ha spiegato Lopes. “Sebbene non avessimo una copertura globale con il radar ad apertura sintetica (SAR), abbiamo usato i dati di altri strumenti e altre modalità dal radar per correlare le caratteristiche delle diverse unità del terreno, quindi abbiamo potuto dedurre la conformazione dei terreni anche nelle aree che non hanno avuto copertura SAR“.

Il ruolo di Williams nella mappatura di Titano consisteva nel lavorare con il team del JPL per identificare quali unità geologiche potevano essere determinate usando prima le immagini radar e poi estrapolando le informazioni sulle regioni non coperte dal radar. Per fare ciò, Williams si è basato sulla sua esperienza lavorando con immagini radar dell’orbiter della NASA Magellano, che ha operato su Venere, e da una precedente mappa geologica regionale di Titano che aveva sviluppato in precedenza.

“La missione Cassini ha rivelato che Titano è un mondo geologicamente attivo, in cui idrocarburi come metano ed etano svolgono il ruolo che l’acqua ha sulla Terra“, ha detto Williams. “Questi idrocarburi piovono sulla superficie, scorrono in corsi d’acqua e fiumi, si accumulano in laghi e mari ed evaporano nell’atmosfera. È un mondo abbastanza sorprendente!”

Williams, che è anche direttore del Ronald Greeley Center for Planetary Studies presso l’ASU, ha una notevole esperienza sulla mappatura geologica di piccoli e insoliti oggetti planetari, tra cui la luna vulcanica di Giove Io, l’asteroide Vesta, il pianeta nano Cerere e ora Titano.

“Abbiamo tenuto riunioni presso l’ASU all’inizio di questo decennio per capire come mappare Titano usando il radar ad alta risoluzione e le immagini visibili a bassa risoluzione“, ha spiegato Williams. “I mappatori Titano del Jet Propulsion Laboratory della NASA e della Cornell University sono venuti all’ASU per capire come fare la mappatura geologica di questo strano nuovo mondo“.

L’esperienza di mappatura di piccoli e insoliti oggetti planetari aiuterà Williams in un importante compito che intraprenderà nel prossimo decennio, quello di realizzare la prima mappa geologica globale dell’asteroide metallico (16) Psiche, obiettivo della missione Psiche della NASA che sarà guidata dall’ASU e in programma per il lancio nel 2022.

Fonte: Phys.org

La vita non è sempre facile per gli astrofisici: proprio quando hanno capito un altro aspetto degli schemi di movimento nel nostro Sistema Solare, arrivano due delle lune di Nettuno a rovinare tutto.

Le due lune in questione sono Naiad e Thalassa, entrambe larghe circa 100 chilometri, che orbitano intorno al loro pianeta in quella che i ricercatori della NASA chiamano “danza dell’elusione“.

Rispetto a Thalassa, l’orbita di Naiad è inclinata di circa cinque gradi: trascorre metà del suo tempo sopra Thalassa e metà sotto, in un’orbita collegata che è diversa da qualsiasi altra cosa registrata.

“Ci riferiamo a questo schema ripetuto come a una risonanza“, afferma il fisico Marina Brozovic, del Jet Propulsion Laboratory della NASA. “Ci sono molti diversi tipi di danze che possono seguire pianeti, lune e asteroidi, ma questo non era mai stato visto prima“.

Le orbite delle due piccole lune sono distanti circa 1.850 chilometri, ma sono perfettamente sincronizzate e coreografate per evitarsi a vicenda. Naiad impiega sette ore per un’orbita intorno a Nettuno, mentre Thalassa impiega sette e mezzo su un percorso più esterno.

Un ipotetico alieno residente su Thalassa, vedrebbe Naiad passare sopra e sotto in uno schema che si ripeterebbe ogni quattro anelli. I ricercatori affermano che queste manovre mantengono stabili le orbite.

Il team ha utilizzato i dati raccolti tra il 1981 e il 2016 da telescopi sulla Terra, da Voyager 2 e dal telescopio spaziale Hubble per determinare come Naiad e Thalassa si stanno muovendo intorno al gigante di ghiaccio che chiamano casa.

Queste lune sono due dei 14 satelliti confermati per Nettuno e due delle sette cosiddette lune interne, un sistema molto stretto intrecciato con i deboli anelli del pianeta.

Secondo i ricercatori, la cattura della grande luna di Nettuno Tritone potrebbe spiegare da dove provengono Naiad e Thalassa e come sono arrivati ​​a girare attorno al loro pianeta in un modo così insolito.

Le lune interne potrebbero essere frammenti di Tritone, con Naiad alla fine calciato nella sua orbita inclinata attraverso un’interazione con un altro dei suoi vicini.

Oltre a tracciare le orbite di Naiad e Thalassa, il nuovo studio è stato anche in grado di compiere i primi passi per determinare la composizione delle lune interne di Nettuno, che sembrano essere costituite da qualcosa di simile al ghiaccio d’acqua.

“Siamo sempre entusiasti di trovare queste dipendenze tra le lune“, afferma l’astronomo planetario Mark Showalter, dell’Istituto SETI.

“Naiad e Thalassa sono state probabilmente bloccate insieme in questa configurazione per molto tempo, perché così le loro orbite sono stabili. Mantengono l’equilibrio senza mai avvicinarsi troppo tra loro”.

La ricerca è stata pubblicata in Icaro .

I buchi neri “non hanno capelli“: nessun attributo che può essere usato per distinguerli.

I buchi neri estremi (che ruotano alla massima velocità consentita) possono avere una proprietà aggiuntiva, capelli permanenti che sono fatti di un campo scalare senza massa. I buchi neri quasi estremi (come Gargantua, il buco nero nel film “Interstellar”) hanno capelli che sono un fenomeno transitorio: i buchi neri quasi estremi che tentano di farsi ricrescere i capelli li perderanno e diventeranno di nuovo calvi.

I buchi neri della teoria della relatività di Einstein possono essere completamente descritti con solo tre parametri: la loro massa, il momento angolare di spin e la carica elettrica.

Dal momento che due buchi neri che condividono questi parametri non possono essere distinti, indipendentemente da come sono stati fatti, si dice che i buchi neri “non hanno capelli”, non hanno, cioè, attributi aggiuntivi che possono essere usati per distinguerli.

All’inizio degli anni ’70 il compianto Jacob Bekenstein fornì una prova della non esistenza di capelli fatti di campi scalari, dato un insieme di ipotesi sulle proprietà di questi ultimi. Il ricercatore Lior Burko del Theiss Research ha dichiarato: “Dalla prova di Bekenstein, diversi articoli hanno descritto esempi di capelli scalari e tutti questi esempi violano l’uno o l’altro dei presupposti di Bekenstein”.

Recentemente, è stato dimostrato che i buchi neri caricati della massima carica elettrica possibile (buchi neri estremi) possono avere una proprietà aggiuntiva, capelli permanenti che sono fatti di un campo scalare senza massa e che questi capelli appena scoperti possono essere osservati da una grande distanza.

“Un capello scalare senza massa non viola nessuna delle ipotesi alla base della prova di Bekenstein. È stata una grande sorpresa per me quando questi nuovi capelli sono stati trovati da Angelopoulos, Aretakis e Gajic, quindi volevo guardarli in modo più dettagliato. capelli in un senso diverso rispetto ai tipi di capelli trovati in precedenza: non è il campo scalare stesso, ma un certo integrale su un derivato del campo scalare che deve essere calcolato sulla superficie del buco nero, sul suo evento orizzonte “, ha detto Burko.

I nuovi capelli possono essere osservati a grande distanza. “La misurazione a grande distanza che Angelopoulos, Aretakis e Gajic hanno trovato è, rigorosamente parlando, precisa solo a tempi infinitamente tardi“, ha aggiunto Burko. “Questi sarebbero osservatori che sono molto distanti dal buco nero e che effettuano le misurazioni nel futuro infinito. Volevamo vedere cosa succede in tempi tardivi ma limitati, vedere la dipendenza dal tempo della misurazione e come si avvicina al suo valore asintotico. Un’altra cosa speciale di questi nuovi capelli è che si applica solo a buchi neri esattamente estremi, e volevamo capire cosa succede quando il buco nero è quasi estremo, ma non esattamente estremo“.

Burko e i suoi colleghi Gaurav Khanna, dell’Università di Dartmouth, in Massachusetts e il suo ex studente Subir Sabharwal, attualmente con l’Eastamore Group, hanno dimostrato in un articolo appena pubblicato su Physical Review Research che le misurazioni da grande distanza si avvicinano al valore dei capelli. Ma poi sono andati oltre il modello originale utilizzato da Angelopoulos, Aretakis e Gajic, e hanno generalizzato i capelli in buchi neri che ruotano alla massima velocità di centrifuga possibile o solo vicino ad esso.

“Oltre a un valore massimo di carica, esiste anche un limite per la velocità con cui un buco nero può ruotare. I buchi neri che ruotano alla massima velocità consentita sono quindi chiamati buchi neri estremi. Descriviamo quindi sia i buchi neri dotati di carica massima che quelli con rotazione massima con il nome di buchi neri estremi, in quanto vi sono molte somiglianze tra i due. I nuovi capelli sono stati originariamente trovati attraverso un modello molto utile per studiare i buchi neri, in particolare i buchi neri che sono sfericamente simmetrici e caricati elettricamente. Ma i buchi neri nella realtà non hanno queste due caratteristiche. Invece, volevamo scoprire se questi capelli possono essere utilizzati anche per simulare i buchi neri “, ha detto Burko. “Nel film Interstellar il mostruoso buco nero Gargantua è quasi estremo. Volevamo vedere se Gargantua ha i capelli“.

Il team ha utilizzato simulazioni numeriche molto intense per generare i propri risultati. Le simulazioni hanno comportato l’utilizzo in parallelo di dozzine di unità di elaborazione grafica (GPU) Nvidia di fascia più alta per oltre 5.000 core ciascuna. “Ognuna di queste GPU può eseguire fino a 7 trilioni di calcoli al secondo; tuttavia, anche con tale capacità computazionale, le simulazioni hanno richiesto molte settimane per essere completate“, ha affermato Khanna.

Il team ha dimostrato che per i buchi neri rotanti quasi estremi i capelli sono un comportamento transitorio.

In periodi intermedi i buchi neri quasi estremi si comportano come i buchi neri estremi, ma ma poi tornano a comportarsi come buchi neri normali, non estremi. “I buchi neri quasi estremi possono far finta di essere estremi solo per un certo periodo di tempo. Ma alla fine il loro non essere estremi si manifesta“, ha riassunto Burko. “I buchi neri quasi estremi che tentano di far ricrescere i capelli li perderanno e diventeranno di nuovo calvi“.