Un'età molto giovane per le lune di Saturno

Al contrario di quanto ritenuto finora, le lune ghiacciate di Saturno, come anche i suoi anelli comprendenti per lo più particelle di ghiaccio, potrebbero essere molto più giovani, circa 100 milioni di anni. Questo, come verrà spiegato di seguito, ha serie ricadute su molte ipotesi che vedono protagonisti questi corpi celesti.

Fig 1 - La luna di Saturno, Tethys. Si può notare il grande canyon Ithaca Chasma che fu probabilmente formato da fenomeni mareali mentre Tethys si trovava in risonanza orbitale con la vicina luna Dione. Credit: NASA

Inizialmente si dava per assunto che queste lune avessero la stessa età di formazione del pianetastesso, ovvero 4 miliardi di anni circa.

Nel 2012, però, un gruppo di astronomi francesi ha scoperto che gli effetti di marea, dovuti a sbalzi gravitazionali che vedono le lune interagire con il pianeta Saturno, dovrebbero portare, su base teorica, lelune ad avere raggi orbitali più larghi in un tempo relativamente breve: questo non è dimostrato dai fatti, le lune mantengono infatti un orbita diversa da quella che ci si aspetterebbe se avessero realmente la stessa età di Saturno, questo vale anche per gli anelli.

Mtija Cuk ricercatore del SETI Institute, avvalendosi di modellazioni numeriche, ha recentemente utilizzato le variazioni orbitali nel tempo di queste lune per ricostruire la loro storia, deducendo che questi corpi celesti hanno un età pari a solo l'ultima parte (il 2%) della storia di Saturno.

Ciò su cui Cuk si è basato sono i fenomeni di risonanza orbitale: lo spazio intorno a Saturno è "occupato" da molte lune (non una sola come quella che orbita la nostra Terra) quindi gli effetti mareali accadono anche tra le lune stesse facendo variare il tempo orbitale di ciascuna di esse. Tutte queste modificazioni orbitali portano molto verosimilmente ad avere dei momenti in cui le orbite di 2 lune sono vicine (risonanza) e questo processo rende via via le orbite delle lune sempre più larghe e quindi più distanti dal pianeta.

Comparando, quindi, le orbite previste dal modello al computer con quelle reali è possibile stabilirequanto queste si siano "evolute" rispetto a quelle attese, quindi stabilire un’età verosimile.

Avvalendosi della risultante modellazione si è notato come alcune lune di Saturno (come Tethys, Rhea, Dione, Encelado) non sono state affette da molte variazioni orbitali ed effetti mareali (Fig. 1), ciò, sempre basandosi sul modello, porta a stimare per questi corpi celesti un'età di soli 100 milioni di anni. Secondo questo risultato, le lune di Saturno (ad eccezione delle più distanti Titano e Giapeto) avrebbero quasi la stessa età dei dinosauri (Cretaceo). La domanda quindi ora è destinata a cambiare: cosa ha causato questa genesi precoce delle lune e gli anelli di Saturno?

Una possibile risposta potrebbe essere data dal fatto che inizialmente Saturno avesse delle lune simili a quelle attuali ma, per fenomeni di risonanza orbitale, tali lune abbiano abbandonato le orbite originali andando a collidere tra loro. Da tali collisioni sarebbero nati gli anelli e le attuali lune visibili attorno a Saturno.

Bibliografia

Ćuk M., Dones L., and Nesvorny D., 2016. “Dynamical Evidence for a Late Formation of Saturn’s Moons,” The Astrophysical Journal. DOI: 10.3847/0004-637X/820/2/97