corpi minori del sistema solare

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1 pannelli medi_opt.indd :57:11 corpi minori del sistema solare La fascia asteroidale all interno e la fascia di Kuiper all esterno Un mosaico, mantenendo le dimensioni reciproche, di alcuni tra i principali corpi minori del Sistema solare Nella zona compresa tra le orbite di Marte e di Giove, tra 2 e 4 U.A., si trovano numerosissimi corpi rocciosi di forma irregolare e dimensioni variabili da pochi metri ad alcune centinaia di chilometri: gli asteroidi. Sono i residui della formazione planetaria che non sono stati fagocitati dai pianeti. La loro esistenza è dovuta alla presenza di Giove, il gigante gassoso, che ha impedito la formazione di un pianeta tra la sua orbita e quella di Marte. Nella fascia asteroidale si trovano una gran numero di piccoli corpi che hanno orbite fortemente eccentriche che intersecano le orbite dei pianeti interni. Tra questi, sono tenuti sotto costante controllo i N.E.O. (Near Earth Object) che intersecano l orbita terrestre. Si tratta di oggetti potenzialmente pericolosi perché un impatto di un corpo anche di poche centinaia di metri di diametro potrebbe causare la distruzione di una grande città come Roma. Per fortuna la frequenza di questi impatti, che era massima quattro e mezzo miliardi di anni fa, è andata via via diminuendo nel tempo, ma su tempi di scala geologica non si può considerare nulla.

2 pannelli medi_opt.indd :59:49 corpi minori del sistema solare La Cometa Neat osservata al telescopio del Kitt Peak Il nucleo della cometa Temple I La struttura cometaria Ogni anno sulla Terra cadono, sotto forma di meteoriti, un gran numero di corpi e se sommiamo al loro contributo anche quello della polvere interplanetaria otteniamo una crescita di circa 200 tonnellate al giorno. La Terra quindi ogni anno ingrassa sempre di più, anche se non con gli enormi ritmi della fase primordiale. Sono le comete i veri corpi erranti del Sistema solare, quelle che sin dall antichità si riteneva turbassero il quieto e preciso ordine dei moti dei corpi celesti. Esse provengono dalla zona più esterna del Sistema solare: la nube di Oort situata oltre le U.A. cioè tra 0,3 ed 1,5 anni luce. Le comete sono corpi molto freddi e ghiacciati che si illuminano, diventando così visibili, sotto l azione del vento solare. Alcune di queste sono periodiche, tra cui la famosa cometa di Halley, altre invece passano senza ritornare nel Sistema solare. Non tutte le periodiche sono note storicamente, è stato il caso della Hale-Bopp la famosa cometa del 1995 con un periodo di 2537 anni. Molte comete hanno nel loro nucleo tracce di elementi organici per cui sono state ritenute dei possibili portatori di vita primordiale, ipotesi affascinante, ma ancora molto dibattuta. Negli ultimi decenni diverse sonde spaziali si sono avvicinate ai nuclei delle comete. La più spettacolare è stata l osservazione della cometa Temple I dalla sonda Deep Impact, che nel 2005 ha lanciato un modulo a colpire il nucleo cometario per studiarne la composizione.

3 pannelli medi_opt.indd :06:14 i pianeti nani ed i transnettuniani Una ricostruzione del Sistema solare oltre la cintura di Kuiper e la nube di Oort Nel 2006 l IAU, l Unione Astronomica Internazionale, ha ridefi nito il concetto di pianeta declassifi cando Plutone, ma dando maggiore dignità a Cerere e Vesta, i maggiori tra i corpi celesti della fascia asteroidale. Infatti, è stata introdotta la nuova classe dei Pianeti Nani di cui fanno parte Cerere e Vesta, due corpi celesti di forma sferica con diametri rispettivamente di 457 e 263 chilometri che nell Ottocento occuparono il ruolo del pianeta mancante tra le orbite di Marte e Giove. La novità maggiore è che Plutone è ora considerato solo come uno di un gran numero di nuovi oggetti che, trovandosi oltre l orbita di Nettuno, sono stati chiamati transnettuniani.

4 pannelli medi_opt.indd :08:48 i pianeti nani ed i transnettuniani Plutone visto dal Telescopio Spaziale HST ora fa parte degli oggetti Transnettuniani Il pianeta nano Cerere osservato dal Telescopio Spaziale HST Il pianeta nano Vesta osservato dal Telescopio Spaziale HST Dagli anni novanta ad oggi il numero dei transnettuniani è aumentato notevolmente, confermando quindi la reale esistenza della fascia di Kuiper. Si tratta di corpi freddi e lontani con periodi di rivoluzione di centinaia di anni ed orbite fortemente ellittiche ed inclinate. Il loro numero ha superato il migliaio e recentemente è stato scoperto Eris, con il suo satellite Disnomia, con un diametro di chilometri, superiore a quello di Plutone pari a chilometri. Questi oggetti sono probabilmente i residui della nascita dei pianeti, scagliati in questa remota regione del Sistema solare in seguito alle interazioni con i pianeti giganti. La lontana periferia del Sistema solare si rivela straordinariamente ricca. Si ritiene infatti che, per ragioni puramente statistiche debbano esistere più di oggetti con diametro superiore ai 100 km tra le 50 U.A. ed alcune decine di migliaia di Unità Astronomiche. E oltre, cosa si sospetta possa esistere? A metà del secolo scorso, l astronomo olandese Jan Oort ha ipotizzato l esistenza di una zona ancora più distante, oltre le U.A. e fi no agli estremi confi ni del Sistema solare. Nota come nube di Oort, questa immensa regione sferica è il serbatoio delle comete a lungo periodo, come ad esempio la famosa cometa Hale-Boop scoperta nel 1995 e con periodo orbitale stimato in circa 2500 anni.

5 pannelli medi_opt.indd :16:39 le esplorazioni spaziali La sonda Voyager I ha esplorato i pianeti esterni dal 1977 al 1989 La sonda Galileo ha visitato Giove dal 1995 al 2003 La sonda Cassini è dal 2001 ancora in orbita nel sistema di Saturno Dopo i primi lanci di satelliti destinati allo studio dell atmosfera terrestre sul fi nire degli anni 50 del XX secolo, l attenzione fu rivolta dapprima alla Luna e poi ai pianeti del Sistema solare. L intero Sistema solare è così diventato un grande laboratorio, sottratto in parte all osservazione passiva degli astronomi. Tra i numerosi successi, ricordiamo innanzitutto le sonde Voyager 1 e 2, che dal 1979 in circa dieci anni esplorarono tutti i pianeti. Al contrario di Giove e Saturno, quella è stata l unica occasione per osservare Urano e Nettuno in loco. Le due sonde inoltre sono gli unici due manufatti umani che, a distanza di 40 anni, stanno viaggiando oltre i confi ni del Sistema solare. Dopo i Voyager, cambiò la fi losofi a dell esplorazione spaziale privilegiando sonde più leggere e quindi meno costose, ma anche più effi cienti. La sonda Galileo ha visitato il sistema di Giove dal 1995 al 2003 e al termine del suo funzionamento è stata fatta precipitare nell atmosfera di Giove. La sonda Cassini, in orbita nel sistema di Saturno e dei suoi satelliti, si è rivelata una missione di grande successo, la cui attività è stata più volte prolungata. Particolarmente importante è stato il rilascio del modulo Huygens, che ha raggiunto la superfi cie di Titano (la maggiore delle lune di Saturno) nel gennaio del Si è trattato della prima missione dotata di un modulo disceso con successo su di un satellite di un pianeta esterno.

6 pannelli medi_opt.indd :27:57 le esplorazioni spaziali Mars Express è una delle principali missioni ancora in corso attorno Marte Messenger osserva dopo 30 anni Mercurio La sonda Venus Express studia l atmosfera di Venere Il Mars Express, sonda europea, è solo una delle ultime missioni di esplorazione di Marte. La vera svolta fu dovuta al Mariner 4 che nel lontano 1965 ci mandò le prime 11 immagine ravvicinate della superfi cie di Marte che sfatarono l idea dell esistenza dei canali marziani. Ora con il Mars Express ma anche con il Mars Reconnaissance Orbiter ed i numerosi rover, tra cui Independence ed Opportunity, ed ultimamente il Phoenix Mars Lander siamo in grado di esplorare con grande dettaglio la superfi cie del pianeta ed anche di affermare che nel sottosuolo di Marte è presente acqua sotto forma di ghiaccio e forse interi laghi sotterranei. Dal marzo 2009, la sonda Messenger è il primo satellite ad orbitare attorno a Mercurio, ad una distanza minima dalla superfi cie del pianeta di 200 chilometri e con un periodo di 12 ore per compiere un giro completo. Le prime analisi hanno rivelato la presenza di una atmosfera molto sottile, composta di calcio, sodio e magnesio. La sonda Venus Express ha raggiunto Venere nell aprile 2006 con l intento di approfondire lo studio della dinamica dell atmosfera e della superfi cie del pianeta. In particolare sembra confermato che la superfi cie di Venere, già monitorata dalla sonda Magellano, risulta essere molto giovane. Questo lascia supporre una attività della crosta del pianeta ancora in corso, con movimenti della superfi cie e vulcani solo temporaneamente quiescenti.

7 pannelli medi_opt.indd :43:00 le lune dei pianeti I Pianeti medicei, Io, Europa, Callisto e Ganimede sono i maggiori satelliti di Giove Una immagine di Europa con, in dettaglio la sua superfi cie ghiacciata Parlando di pianeti interni, è possibile azzardare l ipotesi che essi non possiedono satelliti. In questo senso, la Luna non sarebbe più il satellite della Terra, ma una delle due componenti di un sistema planetario doppio Terra-Luna. Un esempio di questa tipologia lo si ritrova in Plutone, anch esso forma un sistema doppio con Caronte. Ciò che appariva un eccezione nel Sistema solare, sembra oggi la norma nei numerosi sistemi multipli tra i corpi transnettuniani. Da questo punto di vista si può affermare che Deimos e Phobos non sono altro che due asteroidi catturati da Marte la cui instabilità orbitale li porterà prima o poi all impatto con il pianeta. Ben diversa è la situazione nei pianeti giganti. Questi, indipendentemente dal numero complessivo di satelliti in costante aumento, sono veri e propri sistemi planetari in scala ridotta. Si può quindi parlare di sistema di satelliti per Giove, Saturno, Urano e Nettuno. I satelliti dei pianeti esterni sono corpi molto freddi di densità inferiore rispetto ai pianeti rocciosi. Le condizioni sono così estreme, ad es. oltre 180 gradi sotto zero per Titano, che persino il metano e gli altri idrocarburi di cui sono ricchi si possono trovare in superfi cie allo stato liquido. I satelliti medicei di Giove, Io, Europa, Callisto e Ganimede, hanno una grande importanza storica. La loro scoperta nel 1610 ha messo in crisi il modello geocentrico ed ha segnato la nascita dell astronomia moderna. Io è caratterizzato dalla presenza di vulcani attivi in quando il suo interno è mantenuto allo stato semi-fl uido dall intenso effetto mareale di Giove. Europa è un satellite d acqua. La sua superfi cie è fratturata da banchi di ghiaccio fl ottanti su di un mare sottostante di acqua allo stato liquido profondo decine di chilometri. Callisto e Ganimede sono anch essi satelliti ghiacciati, ma la loro intensa craterizzazione da impatto li caratterizza come satelliti che da miliardi di anni non hanno più attività geologica.

8 pannelli medi_opt.indd :45:20 le lune dei pianeti Mosaico dei Satelliti di Saturno osservati dalla sonda Cassini Titano, il maggiore dei satelliti di Saturno, e l unico con un atmosfera La sonda Cassini ci sta mandando, dal 2004, giorno dopo giorno immagini straordinarie del sistema di satelliti di Saturno, focalizzando le osservazioni su quei satelliti trascurati dalle missioni Voyager. Titano è una rarità nel Sistema solare: a differenza dei pianeti medicei, esso ha una spessa atmosfera di azoto, che si pensa ben rappresenti le condizioni dell atmosfera terrestre ai primordi della formazione planetaria. Urano e Nettuno hanno numerosi satelliti, oltre la decina. Tritone, il principale dei satelliti di Nettuno, ha una debole traccia atmosferica. Come è stato dimostrato recentemente per Encelado, satellite di Saturno, Tritone mostra una singolare attività geologica. La sua superfi cie appare liscia e povera di crateri, quindi di formazione abbastanza recente. All epoca del passaggio del Voyager 2, mostrava numerosi vulcani ghiacciati e geyser nell atto di eruttare azoto liquido, polveri o composti di metano nella tenue atmosfera, formando dei pennacchi alti fi no ad 8 km. Si ritiene che l attività geologica di Tritone sia innescata dal riscaldamento stagionale ricevuto dal Sole, a differenza di quella di Io che ha origine dalle forze di marea provocate dall interazione gravitazionale con Giove. Tra i satelliti, Ganimede e Titano hanno dimensioni superiori al pianeta Mercurio, mentre Callisto ed Io hanno un diametro maggiore della Luna.