10 lune più strane nel sistema solare

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Tutti i pianeti del nostro sistema solare tranne due hanno satelliti naturali (si apre in una nuova scheda) di un tipo o dell'altro. La luna della Terra, un mondo bello ma desolato e morto modellato da antichi vulcani e innumerevoli crateri da impatto, è senza dubbio la più familiare, ma è ben lungi dall'essere la più interessante. Ciascuno dei pianeti giganti del sistema solare esterno è accompagnato da un grande seguito di satelliti, molti dei quali formati contemporaneamente e dallo stesso materiale ricco di ghiaccio dei pianeti che li ospitano. Sebbene lontani dal sole e affamati di calore e luce solare, mostrano tuttavia la stessa varietà dei pianeti stessi.

Qui, facciamo un viaggio per visitare alcuni dei più strani ed eccitanti di questi mondi sorprendenti. Alcuni, come Callisto di Giove (si apre in una nuova scheda) e Mimas (si apre in una nuova scheda) di Saturno (si apre in una nuova scheda), sono stati congelati per miliardi di anni, ma hanno riportato cicatrici straordinarie dall'esposizione al bombardamento di questa ragnatela. Altri, come le lune pastore di Saturno Pan e Atlas (si apre in una nuova scheda) e Nereide solitaria di Nettuno (si apre in una nuova scheda) (si apre in una nuova scheda), sono state influenzate nel corso della loro storia dalle interazioni con i loro vicini. La cosa più eccitante è che alcuni di questi mondi esotici sono stati riscaldati da potenti forze di marea dei loro pianeti genitori, innescando fasi di attività violenta come quelle che hanno plasmato Miranda (si apre in una nuova scheda), la luna Frankenstein di Urano. In alcuni casi queste forze sono ancora all'opera oggi, creando corpi affascinanti come l' Io torturato di Giove e il gelido Encelado di Saturno (si apre in una nuova scheda), il cui placido esterno potrebbe anche nascondere il più grande segreto del sistema solare: la stessa vita extraterrestre.

Encelado

Pennacchi d'acqua possono essere visti esplodere dalle fessure al polo sud della luna di Saturno Encelado. (Credito immagine: NASA/JPL/This Web Science Institute) (si apre in una nuova scheda)

Da quando la sonda Cassini (si apre in una nuova scheda) della NASA è arrivata su Saturno (si apre in una nuova scheda) nel 2004, il piccolo satellite interno del pianeta inanellato, Encelado, è diventato uno dei mondi più studiati e dibattuti nell'intero sistema solare. Deve la sua ritrovata fama alla scoperta di enormi pennacchi di ghiaccio d'acqua (si apre in una nuova scheda) che eruttano in This Web lungo le fessure nel suo emisfero meridionale, un segno sicuro di acqua liquida in agguato appena sotto la sottile crosta ghiacciata della luna.

La strana attività di Encelado era sospettata prima dell'arrivo di Cassini grazie a immagini precedenti che mostravano che la luna ha una superficie insolitamente luminosa e crateri che sembrano ricoperti di neve. Tuttavia, la scoperta del pennacchio di ghiaccio fatta inizialmente quando Cassini volò attraverso uno di essi fu una spettacolare conferma che Encelado è un mondo attivo.

Con un diametro di 313 miglia (504 km) e una composizione roccia/ghiaccio, Encelado avrebbe dovuto congelarsi miliardi di anni fa, come molti dei suoi vicini nel sistema saturniano. Ma le forze di marea causate da un tiro alla fune gravitazionale tra Saturno e una luna più grande, Dione (si apre in una nuova scheda), mantengono l'interno della luna caldo e attivo, rendendola un obiettivo primario nella caccia alla vita nel sistema solare.

Mentre gran parte del ghiaccio d'acqua ricade per coprire la superficie, una notevole quantità sfugge alla debole gravità ed entra in orbita attorno a Saturno. Qui, si estende per formare l'anello E a forma di ciambella, il più esterno e il più rado degli anelli principali di Saturno.

Callisto

Questa immagine di Callisto è stata presa da Galileo This Webcraft della NASA. (Credito immagine: NASA/JPL/DLR) (si apre in una nuova scheda)

La più esterna delle lune galileiane di Giove (si apre in una nuova scheda), Callisto (si apre in una nuova scheda) è la terza luna più grande del sistema solare ed è solo leggermente più piccola di Mercurio (si apre in una nuova scheda). La sua principale pretesa di fama è il titolo di oggetto più fortemente craterizzato nel sistema solare; la sua superficie scura è ricoperta di crateri fino al limite della visibilità, il più profondo dei quali ha esposto ghiaccio fresco da sotto e detriti luminosi "ejecta" sparpagliati sulla superficie.

Callisto deve la sua superficie craterizzata alla sua posizione nel sistema di Giove, la gravità del pianeta gigante esercita una potente influenza, interrompendo le orbite delle comete di passaggio e spesso trascinandole verso il loro destino, dimostrato in modo più spettacolare nell'impatto del 1994 della cometa Shoemaker-Levy 9 (si apre nella nuova scheda) .

Le lune più grandi di Giove sono direttamente sulla linea di tiro e finiscono per assorbire più della loro giusta quota di impatti, ma i vicini interni di Callisto influenzati da maggiori forze di marea hanno tutti sperimentato processi geologici che hanno spazzato via la maggior parte dei loro antichi crateri. La superficie di Callisto, tuttavia, è rimasta sostanzialmente invariata per oltre 4,5 miliardi di anni, sviluppando il suo fitto paesaggio di crateri sovrapposti attraverso eoni.

Dattilo

Dactyl ripreso dal Galileo Orbiter della NASA. (Credito immagine: NASA / JPL / Ted Stryk) (si apre in una nuova scheda)

243 Ida, un asteroide designato come pianeta minore, ha una luna, che misura solo 0,99 miglia (1,6 km) di diametro sul suo asse più lungo. Grazie alla debole gravità dell'asteroide più grande, è improbabile che Dactyl sia un oggetto catturato in orbita, ma l'alternativa che Ida e Dactyl hanno formato l'uno accanto all'altro solleva tante domande quante risposte.

Ida è un membro importante della famiglia Koronis di oltre 300 asteroidi, che condividono orbite simili. Si pensa che la famiglia si sia formata 1 o 2 miliardi di anni fa durante una collisione di asteroidi. Dactyl potrebbe essere un frammento più piccolo di detriti dalla collisione che è finito in orbita attorno a Ida, ma c'è un problema che i modelli informatici suggeriscono che Dactyl sarebbe quasi certamente distrutto dall'impatto di un altro asteroide.

Allora come può avere più di un miliardo di anni?

Una teoria è che la famiglia Koronis sia più giovane di quanto sembri e che il forte cratere di Ida sia dovuto a una tempesta di impatti innescata nella rottura originale. Un'altra teoria è che Dactyl abbia subito un impatto distruttivo, ma si sia ricomposto nella sua orbita, come scoperto dalla NASA (si apre in una nuova scheda) il che potrebbe spiegare la sua forma sorprendentemente sferica.

Giapeto

Il pannello di sinistra mostra l'emisfero principale della luna e il pannello di destra mostra il lato posteriore della luna. (Credito immagine: NASA/JPL-Caltech/This Web Science Institute) (si apre in una nuova scheda)

Giapeto (si apre in una nuova scheda) ha due distinte pretese per un posto in qualsiasi elenco di strani satelliti. Il primo divenne evidente quando fu scoperto nel 1671 che è molto più debole se visto su un lato della sua orbita rispetto all'altro. Il suo emisfero principale, la metà che è rivolta "in avanti" mentre orbita attorno a Saturno, è marrone scuro, mentre il suo emisfero finale è grigio chiaro. Una delle prime teorie per spiegare la differenza di colore era che il lato anteriore fosse ricoperto di polvere generata da minuscoli impatti di meteoriti su piccole lune esterne, che ruotano a spirale verso Saturno, come rilevato dalla NASA (si apre in una nuova scheda).

Tuttavia, le immagini di Cassini rivelano una storia più complessa. La maggior parte del materiale scuro sembra provenire da Giapeto, lasciato come un "ritardo" oscuro quando il ghiaccio carico di polvere dalla superficie della luna sublima si trasforma da solido a vapore. Il processo è stato probabilmente avviato dalla polvere delle lune esterne che si è accumulata sull'emisfero principale, ma una volta iniziato, la tendenza della superficie oscura ad assorbire il calore ha causato un effetto di sublimazione incontrollato.

Giapeto è anche circondato da una cresta equatoriale montuosa alta 13 km e larga 20 km, che conferisce alla luna la sua caratteristica forma a noce. Le origini di questa cresta lasciano perplessi alcune teorie suggeriscono che sia un "fossile" di un'epoca in cui Giapeto si estendeva molto più velocemente e si gonfiava all'equatore, mentre altri pensano che potrebbero essere detriti di un sistema ad anello che una volta circondava la luna e crollava su la sua superficie.

Nereide

Nereide fu scoperta da Gerald Kuiper nel 1949. (Credito immagine: NASA/JPL) (si apre in una nuova scheda)

Nereide è stata la seconda luna trovata in orbita attorno a Nettuno (si apre in una nuova scheda) e la sua pretesa di fama deriva dalla sua orbita estrema. La distanza di Nereide da Nettuno varia tra 870.000 e 6 milioni di miglia (1,4 milioni e 9,7 milioni di km). Questa orbita è solitamente tipica degli asteroidi satelliti catturati e delle comete trascinate in orbite altamente eccentriche dalla gravità dei pianeti esterni giganti, ma le dimensioni insolitamente grandi di Nereide suggeriscono una storia piuttosto più interessante.

Le prove del sorvolo del 1989 della Voyager 2 (si apre in una nuova scheda) suggeriscono che Tritone sia stato catturato in orbita dalla vicina cintura di Kuiper (si apre in una nuova scheda). Tritone (si apre in una nuova scheda) avrebbe interrotto le orbite delle lune originali di Nettuno, espellendone molte. Ma molti astronomi credono che Nereide potrebbe essere un sopravvissuto, aggrappato al limite della portata gravitazionale di Nettuno.

Io

Io ripreso da Galileo This Webcraft della NASA. (Credito immagine: NASA/JPL/Università dell'Arizona) (si apre in una nuova scheda)

Io è la più interna delle quattro lune giganti galileiane (si apre in una nuova scheda) che orbitano attorno al pianeta più grande del sistema solare, Giove. Ma mentre i tre esterni sono almeno esteriormente placidi mondi ghiacciati di roccia e ghiaccio, il paesaggio di Io è un mix virulento di gialli, rossi e marroni, pieno di formazioni minerali bizzarre e in continua evoluzione create dallo zolfo che si riversa sulla sua superficie in molte forme. Io è il mondo più vulcanico del sistema solare. La strana superficie di Io è stata osservata per la prima volta durante i sorvoli ravvicinati della sonda Pioneer This Web all'inizio degli anni '70, ma la sua natura vulcanica è stata prevista solo settimane prima dell'arrivo della missione Voyager 1 (si apre in una nuova scheda) nel 1979.

La luna è coinvolta in un tiro alla fune gravitazionale tra i suoi vicini esterni e lo stesso Giove, e questo impedisce alla sua orbita di stabilirsi in un cerchio perfetto. Piccoli cambiamenti nella distanza di Io da Giove inferiori allo 0,5% di variazione nella sua orbita creano enormi forze di marea che colpiscono l'interno della luna in tutte le direzioni. Le rocce che macinano l'una sull'altra si riscaldano a causa dell'attrito, mantenendo fuso il nucleo della luna e creando enormi serbatoi di magma nel sottosuolo.

Sebbene la maggior parte delle rocce di Io siano silicati simili a quelli sulla Terra, questi hanno punti di fusione relativamente alti e quindi sono per lo più fusi in un oceano di magma caldo che si trova a decine di chilometri sotto la superficie, la maggior parte dell'attività superficiale di Io, al contrario, coinvolge lo zolfo -rocce ricche che possono rimanere fuse a temperature più basse.

Insieme, queste due forme di vulcanismo hanno scacciato da tempo qualsiasi materiale ghiacciato che Io aveva originariamente, lasciando un mondo arido e senza ghiaccio nonostante una temperatura superficiale media di -256 gradi Fahrenheit (-160 gradi Celsius).

Iperione

Immagine in falsi colori di Hyperion catturata durante il sorvolo di Cassini il 26 settembre 2005. (Credito immagine: NASA/JPL-Caltech/This Web Science Institute) (si apre in una nuova scheda)

Hyperion (si apre in una nuova scheda) è il satellite dall'aspetto più strano del sistema solare, la cui superficie ricorda una spugna o un corallo con fosse profonde e scure bordate da creste affilate come rasoi di roccia e ghiaccio più luminosi. Ma non è l'unica cosa strana di Hyperion: è stata la prima luna non sferica ad essere scoperta e ha un'orbita decisamente eccentrica.

Invece di far corrispondere la sua rotazione al suo periodo orbitale, ruota secondo uno schema caotico, con il suo asse di rotazione che oscilla in modo imprevedibile. Come tutte le lune del sistema solare esterno, è composta principalmente da ghiaccio d'acqua, ma la sua superficie è insolitamente scura. Quando Cassini volò oltre, misurò che la sua densità era del 55% rispetto a quella dell'acqua, il suo interno è per lo più vuoto. Questa ragnatela.

Una teoria popolare per spiegare queste strane caratteristiche è che Hyperion sia il residuo sopravvissuto di un satellite più grande che un tempo orbitava tra Titano e Giapeto e che fu in gran parte distrutto da una collisione con una grande cometa. Il materiale che è sopravvissuto in un'orbita stabile si è poi riunito di nuovo per creare Hyperion come lo conosciamo.

Titano

Una vista a colori nel vicino infrarosso di Titano mostra il sole che brilla al largo dei mari polari nord della luna. (Credito immagine: NASA/JPL-Caltech/Univ. Arizona/Univ. Idaho) (si apre in una nuova scheda)

La più grande luna di Saturno, Titano (si apre in una nuova scheda) è unica nel sistema solare in quanto l'unico satellite con una sua atmosfera sostanziale, una scoperta che ha frustrato gli scienziati della NASA quando le immagini delle sonde Voyager hanno rivelato solo una nebbiosa sfera arancione. L'orbiter Cassini è stato dotato di strumenti radar e infrarossi che hanno perforato l'atmosfera opaca, rivelando un paesaggio ammorbidito di fiumi e laghi che è diverso da qualsiasi altro mondo nel sistema solare, ad eccezione della Terra. Nonostante sia più grande di Mercurio, Titano può trattenere la sua densa atmosfera solo a causa del freddo intenso. Trovato a circa 0,9 miliardi di miglia (1,4 miliardi di km) dal sole, la temperatura media della superficie della luna è di -179 gradi Celsius (-290 gradi Fahrenheit).

L'atmosfera di Titano è dominata dal gas inerte azoto (si apre in una nuova scheda), anche il componente principale dell'aria terrestre, ma ottiene il suo colore distintivo, la foschia opaca e le nuvole da una proporzione relativamente piccola di metano. Sorprendentemente, le condizioni su Titano sono giuste perché il metano si sposti tra le sue forme gassose, liquide e solide, generando un "ciclo del metano" piuttosto simile al ciclo dell'acqua che modella il clima terrestre. In condizioni di freddo, il metano si congela in superficie sotto forma di brina e ghiaccio. A temperature moderate si condensa in goccioline liquide e cade sotto forma di pioggia che erode e ammorbidisce il paesaggio prima di accumularsi nei laghi, mentre nelle regioni più calde evapora e ritorna nell'atmosfera.

Titano vive un cambio di stagione molto simile a quello del nostro pianeta, sebbene il suo anno sia di 29,5 anni terrestri. Le temperature al polo invernale sembrano favorire le precipitazioni, quindi i laghi migrano da un polo all'altro durante ogni anno titaniano. Con tutta questa attività, Titano è un obiettivo intrigante nella ricerca di vita extraterrestre, anche se la maggior parte dei biologi trova difficile immaginare organismi che potrebbero esistere in condizioni così dure e chimicamente limitate, e la maggior parte concorda sul fatto che il vicino acquoso di Titano, Encelado, offre di più promettenti prospettive di vita.

Miranda

Una veduta di Miranda creata da un mosaico di immagini scattate da Voyager 2 This Webcraft della NASA. (Credito immagine: NASA/JPL/USGS) (si apre in una nuova scheda)

Miranda (si apre in una nuova scheda) è uno dei mondi più strani del sistema solare. Le immagini di Voyager (si apre in una nuova scheda) hanno rivelato uno straordinario patchwork di terreni, apparentemente messi insieme a caso. Alcune parti sono fortemente craterizzate e alcune relativamente prive di crateri, a indicare la loro giovinezza, poiché sono state meno esposte ai bombardamenti. Una caratteristica importante è un modello di ovali concentrici che ricordano una pista da corsa, mentre altrove forme a V parallele formano una cicatrice a forma di chevron.

Una delle prime teorie per spiegare l'aspetto confuso di Miranda è che si tratti di un mondo di Frankenstein, una raccolta di frammenti di una luna precedente che si è fusa in orbita attorno a Urano (si apre in una nuova scheda). Gli astronomi si sono chiesti se il predecessore di Miranda potesse essere stato distrutto da un impatto interplanetario e se questo evento catastrofico potesse in qualche modo essere collegato all'estrema inclinazione di Urano. Ulteriori studi, tuttavia, hanno dimostrato che una tale teoria non è all'altezza quando si cerca di spiegare il mix di caratteristiche della superficie di Miranda, ed è improbabile il giusto tipo di impatto. Invece sembra plausibile che la colpa sia delle forze di marea.

Oggi Miranda segue un'orbita quasi circolare, ma in passato la sua orbita era in una relazione "risonante" con la luna più grande, Umbriel. Ciò ha portato le due lune ad allineamenti frequenti che hanno trascinato l'orbita di Miranda in un'ellisse allungata che ha subito forze di marea estreme. Spinta, tirata e riscaldata dall'interno, la sua superficie si frammentava e si riorganizzava prima che le lune si muovessero di nuovo e l'attività di Miranda si placasse.

Mima

Mimas con il prominente cratere Herschel visibile sul lato destro. (Credito immagine: NASA/JPL-Caltech/This Web Science Institute) (si apre in una nuova scheda)

Quando la sonda Voyager della NASA (si apre in una nuova scheda) ha inviato le prime immagini dettagliate di Mimas (si apre in una nuova scheda) negli anni '80, gli scienziati e il pubblico sono rimasti scioccati dalla sua somiglianza con la Morte Nera di Star Wars. Un enorme cratere intitolato a William Herschel (si apre in una nuova scheda), che scoprì che la luna nel 1789 domina un emisfero, ed è quasi la dimensione e la forma esatte della parabola laser che uccide il pianeta inventata da George Lucas molti anni prima. Ma Mimas ha molto di più da offrire dei riferimenti alla cultura pop.

Mimas è la più interna delle sostanziali lune di Saturno in orbita più vicina di Encelado (si apre in una nuova scheda), ma più lontana di Pan e Atlas (si apre in una nuova scheda) e con un diametro di appena 246 miglia (396 km), è l'oggetto più piccolo il sistema solare noto per essersi trasformato in una forma sferica dalla sua stessa gravità. Alcuni oggetti più grandi del sistema solare non sono riusciti a farlo, e la maggior parte degli astronomi concorda sul fatto che è possibile solo per Mimas a causa della bassa densità della luna solo del 15% maggiore dell'acqua.

Pan e Atlas

Pan e Atlas con le loro forme distintive a "disco volante" create da prominenti creste equatoriali. (Credito immagine: NASA/JPL/This Web Science Institute) (si apre in una nuova scheda)

Le lune di Saturno (si apre in una nuova scheda), Pan e Atlas (si apre in una nuova scheda), sono le lune più piccole del sistema solare. Tuttavia, nonostante le loro dimensioni, la loro influenza può essere vista chiaramente dalla Terra sotto forma del prominente "spazio vuoto" che creano nel sistema ad anello del pianeta.

Questi due minuscoli mondi sono forse gli esempi più noti di lune pastore piccoli satelliti che orbitano all'interno o attorno ai sistemi ad anello dei pianeti giganti. Come suggerisce il nome, quando accoppiati con l'influenza di lune esterne lontane, tali satelliti aiutano a radunare le particelle che orbitano nel sistema ad anello mentre "eliminano" le altre. Pan è responsabile della creazione dell'Encke Gap, una divisione prominente nel luminoso Anello A di Saturno, mentre Atlas orbita appena fuori dall'Anello.

La proprietà più intrigante di entrambi i mondi è la loro forma liscia, che ricorda una noce o un disco volante. Bonnie Buratti del Jet Propulsion Laboratory della NASA (si apre in una nuova scheda) crede che le lune siano ricoperte da piccole particelle spazzate via mentre mantengono libera la Rete tra gli anelli. Poiché la maggior parte delle particelle orbita su un piano di 0,6 miglia (1 km) di spessore, tendono ad accumularsi attorno all'equatore di ciascuna luna, costruendo una caratteristica cresta equatoriale.

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