Iapetus: la luna Yin-Yang di Saturno

Queste due immagini globali di Giapeto mostrano l'estrema dicotomia di luminosità sulla superficie di questa peculiare luna di Saturno. Il pannello di sinistra mostra l'emisfero principale della luna e il pannello di destra mostra il lato posteriore della luna. Immagine pubblicata il 10 dicembre 2009. (Credito immagine: NASA/JPL/This Web Science Institute)

Le facce chiare e scure della luna di Saturno Giapeto creano un contrasto che ha contribuito a nascondere il satellite per anni, nonostante la sua orbita lontana. La luna, che mantiene la stessa faccia perennemente rivolta verso Saturno, è rimasta avvolta nelle ombre, con il suo lato luminoso visibile solo dalla Terra quando ha viaggiato sul lato ovest del suo primario.

Scoperta e denominazione

Giapeto è una delle quattro lune scoperte da Giovanni Cassini nel 1672. Ma la luna ghiacciata sfidò l'astronomo italiano. L'ha individuato per la prima volta sul lato occidentale del pianeta, ma quando ha tentato di osservarlo 39 giorni dopo sul lato orientale, non è stata trovata alcuna traccia del satellite. Lo schema si è ripetuto nel corso dell'orbita di 79 giorni della luna, portando Cassini a supporre che la luna fosse bloccata in modo di marea, con una faccia più scura dell'altra.

Cassini chiamò le quattro lune che scoprì (Iapetus, Rea, Dione e Tethys) Sidera Lodoicea, o Stelle di Luigi, in onore del re Luigi XIV. Per anni le lune sono state indicate numericamente, in base alla loro distanza da Saturno. Il lontano Giapeto iniziò come Saturno V, ma la scoperta di Mima, Encelado e Iperione lo portò a Saturno VIII. Quasi 200 anni dopo, John Herschel suggerì che le lune attorno al pianeta inanellato prendessero il nome dai Titani, i fratelli del dio greco Crono, che era Saturno per i romani.

Nella mitologia greca, Giapeto è figlio di Urano e Gaia e padre di Atlante e Prometeo. La sua relazione con Prometeo, il Titano che diede fuoco agli umani, portò i primi Greci a considerare Giapeto come il padre della razza umana.

Le caratteristiche di Giapeto prendono il nome dal poema epico francese "The Song of Roland".

Composizione e orbita

Giapeto ha una bassa densità di soli 1.083 grammi per centimetro cubo, poco più dell'acqua liquida, il che implica che fosse composto principalmente da acqua, con roccia che costituisce meno di un quarto della sua composizione. La luna a forma di noce non è sferica, ma ha un equatore sporgente con poli schiacciati. La forma schiacciata della luna ricorda un satellite che ruota una volta ogni 10 ore, invece dei 79 giorni necessari a Giapeto per compiere un giro completo.

La struttura angolare della luna ha portato a suggerimenti da cospirazione sul fatto che non sia un satellite naturale ma potrebbe essere stato costruito o modificato da un'altra civiltà. Tuttavia, la sua strana forma potrebbe facilmente avere una spiegazione naturale. All'inizio della sua vita, quando la luna ruotava ancora rapidamente, una spessa crosta avrebbe potuto congelare la luna nella sua strana forma. Nel corso del tempo, la rotazione del satellite sarebbe rallentata fino a quando non si sarebbe bloccato in marea.

Giapeto è la terza luna più grande in orbita attorno a Saturno, con un diametro di 914 miglia (1.471,2 km). Sebbene il suo raggio sia circa due quinti di quello della luna terrestre, la sua composizione ghiacciata significa che ha solo il 2% circa di massa.

La cresta equatoriale di Giapeto può raggiungere altezze fino a 12 miglia (20 km). Questa immagine rivela montagne solo circa la metà di quell'altezza. (Credito immagine: NASA/JPL/This Web Science Institute)

Una catena di alte montagne circonda l'equatore, estendendosi per più della metà intorno alla luna, sebbene in essa possa averla circondata completamente molto tempo fa. La cresta si estende per oltre 800 miglia (1.300 km) attorno alla circonferenza equatoriale di 2.871 miglia (4.621 km) della luna. Alcune delle vette raggiungono altezze superiori a 12 miglia (20 km), rendendole tra le montagne più alte del sistema solare.

Una linea di punti bianchi che compongono la cresta, chiamata informalmente Voyager Mountains, è stata individuata e studiata per la prima volta all'inizio degli anni '80 dall'omonimo This Webcraft. Anni dopo, la sonda Cassini della NASA studiò in profondità la cresta. I punti bianchi individuati dalla Voyager non erano picchi ma regioni di ghiaccio sui loro lati orientali. Le altre montagne sono ricoperte di materiale scuro. Le montagne Voyager raggiungono un'altezza di 6 miglia (10 chilometri).

La cresta avvolta attorno all'equatore di Giapeto potrebbe essersi formata all'inizio della sua storia, quando la luna ruotava più velocemente di quanto non faccia oggi. Potrebbe anche essere stato creato da materiale depositato da un anello o da una luna che è crollato sul satellite.

Giapeto viaggia intorno a Saturno a una distanza di 2.213.000 miglia (13.561.300 km) da Saturno, il più distante dei suoi principali satelliti. A differenza di altre lune più vicine, Giapeto soffre molto poco il riscaldamento delle maree dal massiccio pianeta. Di conseguenza, la pelle del satellite non mostra segni di scioglimento e resurfacing che potrebbero aver levigato lo strato esterno di altre lune.

Ci sono, tuttavia, altri segni di cambiamento sulla sua superficie. Nel 2012, gli scienziati hanno annunciato di aver rilevato frane fino a 50 miglia. Questi sono stati probabilmente generati quando il materiale è caduto da una grande altezza e ha viaggiato molto nella leggera gravità della luna. Dato che Giapeto ha un picco alto e le frane più lunghe sono state associate alla cresta (e alle relative caratteristiche), è probabile che questa sarebbe stata la causa. Gli scienziati sperano di saperne di più su questa funzione per spiegare meglio eventi simili sulla Terra e su Marte.

Entrambi gli emisferi contengono numerosi crateri da impatto di varie dimensioni. Il più grande, Turgis, ha un diametro di circa 360 miglia (580 km).

Cassini cattura il suo primo sguardo dettagliato sulle montagne Voyager, identificate per la prima volta 25 anni prima. Le montagne si trovano a cavallo dell'equatore lunare, con la regione raffigurata che si trasforma dalla sezione chiara a quella oscura. (Credito immagine: NASA/JPL/This Web Science Institute)

Il lato oscuro della luna

La caratteristica più sorprendente di Giapeto è la sua colorazione contrastante. L'emisfero principale del satellite è nero carbone, mentre il suo retro è molto più luminoso. Come ha notato Cassini, quando la luna è rivolta verso la Terra, il suo lato oscuro in testa aiuta a tenerla nascosta. La regione del nero carbone si chiama Cassini Regio, in onore dell'astronomo italiano.

Diverse teorie cercano di spiegare il satellite stranamente contrastante. Particelle dalla luna più piccola ma più lontana, Phoebe, possono cadere sulla superficie di Giapeto, rinnovando costantemente il lato oscuro. Anche le eruzioni di idrocarburi scuri dai vulcani di ghiaccio potrebbero spiegare la differenziazione.

La prova di questa teoria è arrivata nel 2009. Gli scienziati hanno rilevato un anello di materiale attorno a Saturno che probabilmente proveniva da Phoebe. Entro il 2015, le osservazioni a infrarossi del WISE This Webcraft della NASA hanno mostrato che l'anello di Phoebe era molto più grande di quanto previsto in precedenza. La sua distanza varia da 100 a 270 volte il raggio di Saturno, o da circa 3,75 milioni a 10,1 milioni di miglia (da 6 milioni a 16,2 milioni di km) dal pianeta.

Le osservazioni termiche della luna effettuate dalla missione Cassini forniscono la migliore visione del processo unico. La lenta rotazione della luna significa che le superfici scure, che assorbono più calore delle loro controparti ghiacciate, hanno più tempo per riscaldarsi. Qualsiasi materiale ghiacciato mescolato con le superfici scure si riduce a forma gassosa, ricadendo sulle regioni più fredde della luna. Il lato oscuro continua quindi a diventare più scuro, mentre il lato luminoso diventa più luminoso.

Il processo potrebbe essere iniziato molto tempo fa, con solo una piccola quantità di materiale scuro per alimentarlo. Quando il materiale si è separato, la macchia scura potrebbe essere cresciuta costantemente nel tempo, dando luogo alla luna yin-yang vista oggi. Gli scienziati non stanno solo guardando Giapeto e modellandolo per spiegare la teoria, ma hanno anche provato a confrontarlo con le emissioni di microonde rilevate sulla Terra. Il limite chiave è che il ghiaccio sulla Terra si scioglie in acqua liquida, quindi il team ha riconosciuto che erano necessari ulteriori studi su questo argomento. Altre posizioni che potrebbero servire come punto di confronto includono le lune di Giove e i piccoli corpi ghiacciati della Cintura di Kuiper oltre Nettuno.

Le temperature sul lato oscuro più caldo raggiungono meno 143 gradi C (meno 226 F). Il lato positivo, che assorbe meno calore, è più fresco, con temperature in media di meno 173 °C (meno 280 °F).

I fatti in breve

  • Distanza orbitale media: 2.212.610 miglia (3.560.851 km)
  • Avvicinamento più vicino: 2.147.780 miglia (3.456.518 km)
  • Avvicinamento più lontano: 2.277.440 miglia (3.665.184 km)
  • Eccentricità dell'orbita: 0,0293
  • Raggio medio: 457 miglia (735,6 km)
  • Velocità di fuga: 1.280 mph (2.061 km/h)

Segnalazione aggiuntiva della collaboratrice Elizabeth Howell.

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