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Per centinaia di anni, dai tempi delle misurazioni di Tolomeo al sedicesimo secolo, in tutto il mondo occidentale si credeva che la Terra fosse il centro dell’Universo. Le stelle, i pianeti, la luna ed il Sole ruotavano attorno al nostro globo terracqueo, illuminandolo di luce e di calore.

Soltanto con la rivoluzione scientifica siamo arrivati a capire la realtà del sistema eliocentrico; nei secoli, il nostro sguardo si è posato sui nostri vicini più prossimi, Marte e Venere, ma si è spinto anche oltre, in un regno di giganti: i pianeti esterni. Mondi gonfi di gas e polveri, oppure di ghiaccio e metano, attorno ai quali orbitano le lune più incredibili del sistema solare, lune di acqua e di fuoco, ed una, una speciale, che possiede un’atmosfera. Insieme, i giganti gassosi e i loro satelliti compongono la zona più ricca del sistema solare, un’impero di fuoco e di gelo, di ghiaccio e di gas…

Terzo oggetto più luminoso del cielo, dopo la Luna e Venere, Giove risplende nella notte nonostante sia lontano più di seicento milioni di chilometri dalla Terra; questo a causa delle sue enormi dimensioni: con una massa più di 300 volte quella terrestre, Giove è il più grande pianeta del sistema solare, e come tutti i pianeti esterni non è cambiato molto dal tempo della sua nascita, eccettuata la migrazione di orbita avvenuta durante la sua gioventù. Sicuramente, contraendosi, è diventato più piccolo e freddo rispetto all’inizio, ma il pianeta gigante ha ancora abbastanza energia interna (dell’ordine di decine di migliaia di gradi nel nucleo) da emettere più radiazioni di quante ne riceva dal Sole, tra cui un intenso campo magnetico. Ma al di là della bellezza della sua violenta atmosfera, divisa in bande colorate tra cui spicca la Grande Macchia Rossa, la meraviglia del sistema gioviano non è nelle dimensioni del pianeta, ma nelle sue lune.

Giove, ripreso dalla sonda Cassini nel 2004. Si notano bene le bande colorate dell'atmosfera, ed i punti bianchi, le tempeste, tra cui spicca la Grande Macchia Rossa, una tempesta capace di ingoiare tre volte la Terra e che dura da più di un milione di anni.

La più esterna, Callisto, non rivela però molte sorprese, al di là di una superficie butterata e di un’atmosfera molto tenue; poi si trova Ganimede, che non ha molto di straordinario, fatta eccezione per un debole campo magnetico e per le dimensioni: è la luna più grande del sistema solare, dalle dimensioni superiori a quelle del pianeta Mercurio.

Ma il terzo satellite, Europa, mostra qualcosa di incredibile: la sua superficie ghiacciata, infatti, non presenta quasi crateri da impatto, che sono invece il segno distintivo di tutte le altre lune studiate fino ad allora, indicando tra l’altro un’origine molto antica. Ciò poteva significare o che Europa si fosse formata da poco tempo, oppure che la sua superficie avesse un qualche meccanismo atto a riciclare il materiale.
Questo meccanismo venne trovato nella risonanza orbitale.

Così come Giove e Saturno, entrando in risonanza miliardi di anni prima avevano spinto Urano e Nettuno fuori dalle proprie orbite, allo stesso modo la presenza del pianeta gigante e della sua enorme gravità modifica in maniera pesante il moto delle sue lune, portandole a spostarsi lungo un’ellissi: da una parte è Giove ad attrarle, dall’altra, le lune assumono la stessa posizione sulla verticale una volta ogni due giorni, tendendo a spostarsi verso l’esterno.
Questo tiro alla fune cosmico, oltre a modificare l’orbita dei satelliti, ne flette l’interno, facendoli contrarre e distendere come una pallina di gomma, e producendo enormi quantità di calore da attrito nell’interno delle lune. Il calore, nel caso di Europa, si disperde poi verso all’esterno, sciogliendo il mantello di ghiaccio che ricopre il nucleo e creando un immenso oceano di acqua liquida, che potrebbe essere profondo un incredibile cento chilometri.

Riscaldato dall'integrazione orbitale tra le lune e Giove, sotto la superficie ghiacciata di Europa potrebbe esserci un oceano di acqua liquida spesso decine se non un centinaio di chilometri, adatto, forse, ad ospitare la vita.

C’è più di due volte la quantità d’acqua di tutti gli oceani presenti sulla Terra solo in questa piccola luna; e lo strato superficiale ghiacciato, una crosta spessa alcuni chilometri, continua a formarsi e a modificarsi con il passare del tempo, creando una curiosa tettonica a zolle; per questo è così giovane rispetto alla superficie delle altre lune e degli altri pianeti.
Non è da escludere che sotto lo strato di ghiaccio si agitino microorganismi capaci di sopravvivere in condizioni estreme, ma non dissimili a quelle osservate sul nostro pianeta nei pressi dei vulcani sottomarini, che garantiscono la sopravvivenza di piccoli ecosistemi di batteri ed alghe.

Se la contrazione orbitale potrebbe essere fonte di vita su Europa, è invece una sicura causa di morte sul satellite più interno: Io, la luna tormentata.
Questo piccolo mondo di roccia e zolfo è infatti talmente vicino a Giove da risentire in maniera molto più accentuata della risonanza orbitale, ed una volta ogni due giorni il suo interno viene compresso e poi rilasciato come una gigantesca molla gravitazionale, in maniera simile a come da noi avviene con le maree, ma su Io ad essere deformata non è l’acqua, ma la nuda roccia; e quando il materiale si trova a metà tra la forza esercitata da Giove e quella di Europa e Ganimede, la sua deformazione è di circa un centinaio di metri, pari ad un palazzo di trenta piani. Il rilascio di energia è traumatico: la roccia si fonde, viene incanalata attraverso la superficie, ed esplode in pennacchi roventi, che a causa della bassa gravità possono raggiungere le centinaia di chilometri di altezza, i vulcani più violenti di tutto il sistema solare.

Ma oltre il sistema gioviano, ci attende la corte più vasta dell’impero del sole, retta dall’altro gigante gassoso: Saturno.

La forma grigiastra che emerge oltre l'orizzonte di Io era dapprima apparsa come un altro oggetto celeste. Solo con il tempo ci si è resi conto che si trattava dell'enorme pennacchio di un'eruzione vulcanica, talmente vasta da essere chiaramente discernibile dallo spazio e a da essere confrontabile con la dimensione stessa del satellite.

Il sesto pianeta è una massa vorticante di gas molto fluidi, che gli danno un’aspetto schiacciato lungo l’equatore, e anche se su Saturno i venti raggiungono le velocità più alte del sistema solare (1800 chilometri l’ora, sei volte più potenti di un uragano terrestre), la sua atmosfera è priva delle bande colorate tipiche di Giove. In compenso, Saturno possiede una delle più grandi meraviglie del cosmo: le sue bande di anelli ghiacciati, che si estendono all’equatore per decine di migliaia di chilometri, e sono visibili dalla Terra pur non essendo più spessi di qualche metro.

Ci sono molte discussioni sull’origine degli anelli. Alcuni pensano siano un residuo della nube primordiale, altri che si tratti dei detriti di un antico satellite polverizzato dalla gravità di Saturno; ma è più probabile che si tratti di rimasugli del materiale che ha formato anche il pianeta stesso, in quanto gli anelli sono composti quasi del tutto di ghiaccio, ed un satellite avrebbe dovuto essere formato anche da materiali rocciosi.
La prima cosa che salta agli occhi, nella vista degli anelli di Saturno, oltre alla viva colorazione delle bande centrali, è la loro divisione in sezioni, un po’ come un vecchio disco in vinile; la più grande di queste divisioni è la Cassini, chiamata come il suo scopritore, ed esse si formano a causa delle perturbazioni gravitazionali create dalle varie lune che contribuiscono a mantenere la forma degli anelli; la viva luminosità che li pervade, invece, è il prodotto del continuo riciclo dei materiali che li compongono.
I grani degli anelli, infatti, sebbene orbitino a velocità elevatissima, tra loro non si muovono molto: un po’ come delle automobili in una corsia di autostrada, che sembrano procedere al rallentatore le une rispetto alle altre. Quando avvengono gli urti, tuttavia, essi posso fare agglomerare i vari frammenti, oppure spezzarli in molte parti più piccole: in questa maniera, essi creano sempre nuove facce disposte alla luce, mantenendo la loro capacità riflettente – e la loro bellezza.

Poche immagini sono più belle di questa visione di Saturno mentre passa davanti al Sole. Si distinguono benissimo gli anelli, la divisone Cassini - la linea più scura che li divide - e l'anello più esterno, biancastro. L'anello E, formato da detriti ghiacciati della luna Encelado.

Tra tutti i satelliti di Saturno, che sono decine, ne spiccano due: il primo è una piccola luna ghiacciata, simile alla sua cugina Europa, la cui superficie ha un’albedo elevatissima, che la rende il corpo più riflettente del sistema solare: Encelado.

Encelado non sembrava avere nulla di particolare, fino a quando non si è notato che l’emisfero sud del satellite sembra stranamente libero da crateri; poi, un giorno, la sonda cassini riprese l’emisfero meridionale di Encelado proprio mentre il Sole stava tramontando dietro di esso, e mostrò un’immagine incredibile: illuminata dalla luce della stella, dal piccolo satellite si alzava una serie di getti di pulviscolo lunghi centinaia di chilometri, che rilucevano nel cosmo.
L’orbita di Encelado ed il gioco gravitazionale cui è sottoposto avevano su di esso lo stesso effetto che avviene su Io, ma in scala minore, permettendo al ghiaccio, e non alla roccia, di venire sparato nello spazio, formando pennacchi e riposandosi poi sulla superficie del satellite, rendendolo così lucido e liscio; la parte del materiale che non ricade su Encelado, invece, si incurva, si dispone su un piano e va a formare l’anello E di Saturno.

Rivelati dalla luce del Sole, i getti della luna Encelado compaiono contro il nero del vuoto cosmico. Si protendono per decine di chilometri, se non centinaia, nello spazio. Alcuni di questi detriti ricadono sul satellite, altri si dispongono ad anello attorno a Saturno, formando un circolo brillante e biancastro.

Ma persino la bellezza dei criovulcani di Encelado non può competere con la meraviglia di Titano, il satellite più strano di tutto il sistema solare: non per le sue dimensioni (che sono comunque notevoli, è più grande di Mercurio) o per i giochi gravitazionali compiuti da pianeti e lune, ma per uno spesso strato di azoto che lo ricopre. Titano è l’unico satellite con un’atmosfera degna di questo nome.

Un’atmosfera più spessa e più densa di quella terrestre, che porta ad un effetto serra al contrario, raffreddando la superficie di Titano; ma là dove la bassa temperatura aveva permesso solo al ghiaccio di esistere, su Titano non è l’acqua a farla da padrone, ma il metano. L’alta pressione e le bassissime temperature, infatti, permettono che sulla luna il metano esista allo stato solido, liquido e gassoso, creando piogge di metano, enormi gocce grosse come pugni che scendono lentamente, ondeggiando come fiocchi di neve; queste gocce vanno poi a condensarsi in fiumi, che formano a loro volta laghi di metano liquido.
Il più grande di essi, scoperto da poco, è il Kraken Mare, nell’emisfero boreale.
Un nome adatto per un mare alieno, popolato forse da una chimica diversa da quella terrestre, più lenta e più fredda, che potrebbe forse ospitare anch’essa la vita.

Sulla forma bruna dell'atmosfera di Titano, si staglia come una pietra incastonata il Kraken Mare, il più grande lago di metano del satellite. Su un altro mondo, a un miliardo di chilometri di distanza dal Sole, le leggende sui mari mostruosi dalle strane onde trovano una loro verità.

Procedendo verso l’esterno, lasciando il sistema saturniano, si entra nelle propaggini estreme del regno dei giganti, che passano dal gas al ghiaccio: due giganti gemelli, i luogotenenti del dominio dei pianeti.
Il primo è Urano, talmente lontano da essere sconosciuto agli astronomi dell’antichità, e scoperto solo nel settecento, è una sfera uniforme di colore azzurro pallido, differente dagli altri giganti gassosi per la composizione, che vede un enorme mantello di ghiaccio, spesso decine di migliaia di chilometri sopra un nucleo roccioso. In queste regioni così lontane dal Sole, la luce che arriva è molto tenue, ed il calore esiguo; l’atmosfera di Urano, pertanto, è molto poco varia, con solo pochi strati di nuvole che si rincorrono attorno all’equatore.
Il sistema di anelli che circonda il pianeta, e le sue lune riservano poche sorprese, tra cui la maggiore è la luna più piccola, Miranda, la cui superficie sembra sia stata spezzata e ricostruita in maniera approssimativa, forse i segni di un enorme impatto che ha spezzato il satellite in più frammenti, che si sono poi ricompattati insieme per effetto della gravità.
Un impatto molto più violento, invece, potrebbe essere stato la causa della caratteristica più strana di Urano: la sua posizione quasi verticale rispetto al piano dell’orbita.
Fatta eccezione per questa curiosa caratteristica, Urano non è mondo capace di stupire dopo le meraviglie di Giove e Saturno; quando, negli anni ottanta, la sonda Voyager 2 mostrò Urano dal vivo per la prima volta agli astronomi americani, furono delusi dalla mancanza di effetti strabilianti, e temevano che anche l’ultimo dei pianeti, Nettuno, non riservasse alcuna sorpresa. Si sbagliavano.

Urano ripreso dalla Voyager 2 mentre si allontana verso Nettuno. L'atmosfera azzurro pallido rimane per un attimo visibile nella luce residua del Sole, prima di scomparire.

Nettuno è un mondo quasi gemello di Urano nelle dimensioni e nella composizione, salvo per il colore più azzurro intenso, dovuto alla presenza di metano; possiede un frammentario sistema di anelli, molto tenui, ed ha una singola luna importante, Tritone.
Quando Nettuno fu visto dal vivo per la prima volta, stupì gli astronomi con la sua atmosfera, che, lontano dalle visioni placide ed opache di Saturno e Urano, mostrava segni di intensa attività, tra cui alcune formazioni biancastre o più scure; così lontano dal Sole, sembrava strano che ci fosse attività atmosferica, in mancanza del calore necessario. Solo dopo qualche tempo si intuì la risposta: proprio la mancanza di calore favoriva lo sviluppo di venti e correnti nell’atmosfera, in quanto le forze di attrito e le turbolenze provocate dal calore del Sole erano molto minori che nei giganti gassosi. Pertanto, i venti non facevano altro che continuare a girare e a girare, senza che nulla li rallentasse, raggiungendo a volte velocità notevoli, superiori ai mille chilometri all’ora.

Nettuno ripreso all'arrivo della sonda Voyager. La sua atmosfera è molto più attiva di quella di Urano, e mostra chiaramente bande colorate; spicca tra le altre la Grande Macchia Scura, una tempesta nel frattempo scomparsa.

Il compagno di Nettuno, la grande luna Tritone, ha una storia travagliata: satellite catturato dalla forza di gravità del gigante di ghiaccio, è una luna butterata di crateri e che presenta segni di tettonica a zolle, forse prodotta da residui di calore interno. Anche su Tritone sono presenti fenomeni di criovulcanismo, ma il meccanismo è diverso da quello di Io e di Encelado: non è la gravità a riscaldare la luna, ma il Sole stesso, quando illumina alcune zone di Tritone in cui i composti diventano instabili e si disperdono nello spazio.
La caratteristica più impressionante di Tritone è però il fatto che si stia lentamente avvicinando al pianeta, e che vi stia cadendo al rallentatore, un’orbita dopo l’altra. In un futuro lontano, le regioni più vicine a Nettuno, subendo una maggiore energia gravitazionale, si staccheranno da quelle più lontane, frammentando Tritone in una serie di grumi più o meno vasti che andranno, verosimilmente, a costituire un altro anello attorno al pianeta blu.

In un futuro lontano, l'attrazione di Nettuno si rivelerà fatale per Tritone, che verrò stirato e distrutto dalla forza del pianeta. Rimarrà, molto probabilmente, un vasto anello tutto attorno al mondo blu.

Nettuno è l’ultimo dei pianeti, l’araldo; oltre di esso, vi sono solo regioni buie e gelide, dove il Sole può arrivare solo come una stella tra le altre, inadatte alla vita. Eppure, l’influenza, ed il dominio della nostra stella va molto oltre le orbite dei pianeti: lo vedremo con il prossimo articolo, avventurandoci nelle propaggini esterne, alla scoperta di comete, asteroidi e semi-pianeti, e della struttura più grande di tutto il sistema solare, molte volte più vasta della più grande orbita del pianeta più esterno.

Approfondimenti

Recentemente è stato ipotizzato che esistano strati di diamante liquido nel mantello ghiacciato di Urano e Nettuno. Potete saperne di più in questo articolo.

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