La più grande luna di Saturno, Titano, è un intrigante mondo alieno ricoperto da una spessa atmosfera ricca di metano. Con una temperatura superficiale media di -183°C ed un diametro di poco meno della metà della Terra, Titano vanta nubi di metano e di nebbia, così come tempeste di pioggia abbondanti e laghi di metano liquido. E ‘l’unico posto nel sistema solare, oltre alla Terra, che ha grandi corpi liquidi sulla sua superficie. Le origini delle nubi di metano, e la nebbia, così come le tempeste di pioggia abbondanti e i laghi di metano liquido, sono stati un enigma per gli scienziati. Ora, i ricercatori del California Institute of Technology (Caltech) hanno sviluppato un modello computerizzato dell’atmosfera di Titano e del ciclo di metano che, per la prima volta, spiega molti di questi fenomeni in modo relativamente semplice e coerente. Il nuovo modello spiega tre osservazioni sconcertanti di Titano. Una stranezza è stata scoperta nel 2009, quando i ricercatori del Caltech, guidati dal professore di scienze planetarie Oded Aharonson, hanno scoperto che i laghi di metano tendono a raggrupparsi attorno ai suoi poli, e hanno notato che ci sono più laghi nell’emisfero nord rispetto a quello sud. In secondo luogo, le aree a basse latitudini, vicino all’equatore, sono note per essere asciutte, prive di laghi e di precipitazioni regolari. Ma quando la sonda Huygens atterrata su Titano nel 2005 ha visto i canali scavati dal liquido che scorre, ha capito che forse si trattava del deflusso dalla pioggia. E nel 2009, i ricercatori del Caltech hanno scoperto che una serie di tempeste possono avere portato pioggia in questa regione apparentemente asciutta. Infine, gli scienziati hanno scoperto un terzo mistero quando hanno notato che le nuvole osservate negli ultimi dieci anni durante l’estate, si ammassavano nell’emisfero sud attorno alle medie e alte latitudini. Gli scienziati hanno proposto varie idee per spiegare queste caratteristiche, ma i loro modelli non possono spiegare tutte le osservazioni, o per farlo richiedono di processi esotici, come i vulcani che sputano metano criogenico per formare le nubi.
I ricercatori del Caltech dicono che il loro modello, d’altra parte, può spiegare tutte queste osservazioni, e lo fa utilizzando i principi relativamente semplici e fondamentali della circolazione atmosferica. In un’immagine al di sopra della sonda Cassini, è stato osservato il cambiamento delle stagioni in quanto le nubi erano concentrate vicino all’equatore di Titano. Questo quadro è composto da una media di tre immagini scattate utilizzando un filtro sensibile alla luce nel vicino infrarosso, che è possibile vedere attraverso la foschia di Titano sulla sua superficie e nella bassa atmosfera, oltre a un’immagine in luce visibile. Le simulazioni del team sono state in grado di riprodurre la distribuzione delle nuvole osservate, cosa che non poteva essere fatta con i modelli precedenti. Il nuovo modello produce anche la giusta distribuzione dei laghi. Il metano tende a raccogliersi nei laghi attorno ai poli, perché la luce del sole è più debole, in media. L’energia dal sole evapora normalmente in metano liquido sulla superficie, ma dato che c’è meno luce solare in genere ai poli, è più facile per il metano liquido non accumularsi in laghi. Ma allora perché ci sono più laghi nell’emisfero settentrionale? L’orbita leggermente allungata di Saturno, significa che Titano è più lontano dal Sole quando è estate nell’emisfero settentrionale. La seconda legge di Keplero dice che un pianeta orbita più lentamente quanto più è lontano dal Sole, il che significa che Titano trascorre più tempo in fondo alla sua orbita ellittica. Di conseguenza, l’estate del nord è più lunga dell’estate australe. E poiché l’estate è la stagione delle piogge nelle regioni polari di Titano, queste si verificano nell’emisfero nord. In generale, comunque, il tempo di Titano è blando, e le regioni vicine all’equatore sono particolarmente noiose, dicono i ricercatori. Possono trascorrere anni senza una goccia di pioggia, lasciando le latitudini più basse di Titano riarse. E’ stata una sorpresa poi, quando la sonda Huygens ha visto la prova del deflusso di pioggia nel terreno. E che sorpresa nel 2009 quando Schaller, Marrone, Schneider, ed Henry Roe, hanno scoperto tempeste in questa stessa area che si pensava ne fosse priva. Nessuno ha veramente capito come quei temporali possano formarsi e i modelli precedenti non sono riusciti a generare qualcosa di più di un filo.
Ma il nuovo modello è stato in grado di produrre precipitazioni intense durante gli equinozi di primavera e in autunno, tanto da ritagliarsi i canali che Huygens ha poi scovato. Con il modello, i ricercatori possono ora spiegare le tempeste. “Piove molto raramente alle basse latitudini,” dice Schneider. “Ma quando piove, diluvia.” Il nuovo modello si differenzia dai precedenti in quanto è tridimensionale, e simula l’atmosfera di Titano da 135 anni del satellite, equivalenti a 3.000 anni sulla Terra, in modo che raggiunga uno stato stazionario. Il modello riproduce con successo ciò che gli scienziati hanno già visto su Titano, ma forse la cosa più eccitante, dice Schneider, è che è anche in grado di prevedere ciò che gli scienziati vedranno nei prossimi anni. Per esempio, sulla base delle simulazioni, i ricercatori prevedono che il cambiamento delle stagioni farà sì che il livello del lago a nord salirà nei prossimi 15 anni. Essi prevedono inoltre che le nubi si formeranno attorno al polo nord nei prossimi due anni. “Fare previsioni verificabili è una rara e bella opportunità nelle scienze planetarie“, dice Schneider. Nell’immagine in alto a sinistra, rovesci nel mese di Aprile hanno portato pioggia di metano per i deserti equatoriali, catturati dalla sonda Cassini della NASA. Questa è la prima volta che gli scienziati hanno ottenuto la prova di pioggia sulla superficie di Titano alle basse latitudini. Piogge estese da sistemi nuvolosi di grandi dimensioni, avvistati dalle telecamere di Cassini alla fine del 2010, sembrano aver oscurato la superficie della luna. La migliore spiegazione è che queste aree siano rimaste umide dopo le piogge di metano. Le osservazioni pubblicate sulla rivista Science, combinate con le precedenti, combinati con i risultati del Geophysical Research Letters del mese scorso, mostrano i sistemi meteo nella spessa atmosfera di Titano e le modifiche sulla sua superficie dovute al cambiamento delle stagioni. “E’ fantastico stare a guardare tali attività familiari, come le tempeste di pioggia e i cambiamenti stagionali nei modelli climatici su un lontano satellite di ghiaccio,” ha detto Elizabeth Turtle, un socio del team Cassini presso la Johns Hopkins University Applied Physics Lab a Laurel, nel Maryland, e autore della pubblicazione. “Queste osservazioni ci aiutano a capire come processi simili a quelli sul nostro pianeta funzionino su Titano.”
