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Il mistero del polo nord rosso di Caronte, la luna di Plutone

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Il compagno di vita di Plutone, Caronte, ha un disarmante “berretto” rosso. Da quando New Horizons ha fotografato il polo nord color ruggine della luna durante il sorvolo del 2015, gli scienziati hanno riflettuto sui possibili processi planetari responsabili di questo particolare effetto.

Inizialmente gli scienziati sospettavano che la macchia color ruggine (soprannominata Mordor Macula) fosse metano catturato dalla superficie di Plutone, il suo colore rosso poteva essere il risultato di una lenta cottura alla luce ultravioletta del Sole. Era un’idea carina che chiedeva solo di essere messa alla prova.

Ora un mix di modellazione ed esperimenti di laboratorio ha scoperto che queste prime ipotesi non erano troppo lontane dal vero, con una piccola differenza. La ricerca aggiunge nuovi sorprendenti dettagli alla nostra comprensione del legame tra Plutone e Caronte, suggerendo che c’è di più nella colorazione della luna di quanto sembri a prima vista.

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Lanciata nel 2006, la sonda spaziale interplanetaria New Horizons della NASA ha fornito ai ricercatori una visione senza precedenti del sistema Plutone e Caronte a una distanza di oltre 5 miliardi di chilometri (3,1 miliardi di miglia) dal Sole.

Prima di New Horizons, le migliori immagini di Hubble di Plutone rivelavano solo una macchia sfocata di luce riflessa“, afferma Randy Gladstone, uno scienziato planetario del Southwest Research Institute (SwRI) negli Stati Uniti. “Oltre a tutte le affascinanti caratteristiche scoperte sulla superficie di Plutone, il sorvolo ha rivelato una caratteristica insolita su Caronte: un sorprendente berretto rosso centrato sul suo polo nord“.

Il rosso potrebbe non essere un colore insolito da vedere su mondi ricchi di ferro come il nostro, o Marte se è per questo. Ma in tutta la periferia ghiacciata del Sistema Solare, è molto più probabile che il rosso indichi la presenza di un gruppo eterogeneo di composti simili al catrame chiamati tholin.

Il pasticcio rosso-brunastro di sostanze chimiche è come il residuo che resta nel forno quando qualcosa si brucia. Su Plutone, il metano sarebbe un probabile punto di partenza. Per crescere in un tholin, questi minuscoli idrocarburi dovrebbero semplicemente assorbire un colore molto specifico di luce UV filtrata dalle nubi di idrogeno orbitanti, chiamata Lyman-alfa.

Il bagliore roseo di Plutone è stato oggetto di studio per decenni. New Horizons ha semplicemente rivelato il preciso schema dei tholin sulla sua superficie in alta definizione. Trovare una tinta ruggine sul polo del suo compagno, tuttavia, è stata una sorpresa intrigante.

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Si presumeva che il rilascio di metano da Plutone potesse spostarsi sulla sua luna in orbita. Ma il momento preciso necessario affinché il gas si depositi e si congeli in una macchia così distintamente diffusa è sempre stato un punto critico.

Parte del problema è il contrasto tra la debole gravità di Caronte e la fredda luce del lontano Sole che ne riscalda la superficie. Per quanto tenue sia, l’alba primaverile può essere sufficiente a sciogliere la brina di metano, scacciandola di nuovo dalla superficie.

Per determinare cosa accade realmente, i ricercatori SwRI hanno modellato il movimento altalenante del sistema planetario in gran parte inclinato. Il segreto della macchia, hanno scoperto, potrebbe essere la natura esplosiva dell’arrivo della primavera.

Il riscaldamento relativamente improvviso del polo nord si sarebbe verificato nell’arco di diversi anni, un semplice battito di ciglia nell’orbita solare di 248 anni della luna. Durante questo breve periodo, un velo di gelo di metano spesso solo decine di micron sarebbe evaporato da un polo mentre iniziava a congelare sull’altro.

Sfortunatamente, la modellazione ha scoperto che questo rapido movimento sarebbe stato troppo rapido perché gran parte del metano congelato assorbisse quantità sufficienti di Lyman-alfa per diventare un tholin.

Ma per l’etano, il cugino idrocarburico a catena leggermente più lunga del metano, sarebbe tutta un’altra storia.

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L’etano è meno volatile del metano e rimane congelato sulla superficie di Caronte molto tempo dopo l’alba primaverile“, afferma il planetologo Ujjwal Raut, autore principale di un secondo studio che ha modellato i cambiamenti nella densità del metano che evapora e si congela.

L’esposizione al vento solare può convertire l’etano in depositi superficiali rossastri persistenti che contribuiscono alla calotta rossa di Caronte“. Insieme ai risultati degli esperimenti di laboratorio, lo studio di Raut e del suo team ha dimostrato un modo fattibile per trasformare il metano in etano ai poli.

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C’è solo un problema. La radiazione Lyman-alfa non trasforma l’etano in una melma rossastra. Ciò non esclude l’idrocarburo. Le particelle cariche che fluiscono dal Sole per un periodo più lungo potrebbero comunque generare catene di idrocarburi sempre più lunghe che darebbero a Caronte la sua caratteristica calotta rossa.

Pensiamo che le radiazioni ionizzanti del vento solare decompongano il gelo polare cucinato da Lyman-alfa per sintetizzare materiali sempre più complessi e rossi responsabili dell’albedo unico su questa luna enigmatica“, afferma Raut.

Ulteriori test di laboratorio e modellazione potrebbero aiutare a consolidare l’ipotesi che la colorazione rossa di Caronte sia molto più complessa di quanto avessimo mai immaginato.

Questa ricerca è stata pubblicata su Science and Geophysical Research Letters

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