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New Horizons: dopo 5 anni ecco cosa sappiamo di Plutone

16 luglio 2020
Il 14 Luglio del 2015 la sonda spaziale New Horizons sorvolava per la prima volta nella storia dell'umanità Plutone, l'ultimo "pianeta" del Sistema Solare che ancora non era stato visitato. A cinque anni di distanza ecco le 10 scoperte più importanti che sono state fatte su questo mondo così lontano.

Cinque anni fa oggi, la navicella spaziale New Horizons della NASA ha fatto la storia. Dopo un viaggio durato quasi 10 anni attraversando oltre 3 miliardi di miglia, l'intrepida sonda delle dimensioni di un pianoforte sorvolò Plutone da un'altezza di 12.000 km. Per la prima volta nella storia abbiamo così potuto osservare la superficie di questo mondo lontano con dettagli spettacolari e colorati.
L'incontro - che includeva anche uno sguardo dettagliato alla più grande delle cinque lune di Plutone, Caronte - ha concluso la prima ricognizione dei pianeti del Sistema Solare iniziata dal Mariner 2 della NASA più di 50 anni prima, e ha rivelato un mondo ghiacciato ricco di magnifici paesaggi e geologia, imponenti montagne, gigantesche calotte glaciali, pozzi, scarpate, valli e terreni che non si era visti da nessun'altra parte.

E quello era solo l'inizio.

Nei cinque anni trascorsi da quel rivoluzionario sorvolo, quasi tutte le ipotesi che ritenevano Plutone una palla di ghiaccio inerte sono state gettate fuori dalla finestra.
"E' chiaro che il Sistema Solare ha tenuto il meglio per ultimo!" ha detto Alan Stern, investigatore principale di New Horizons del Southwest Research Institute, Boulder, Colorado. “Non avremmo potuto esplorare un pianeta più affascinante e scientificamente rilevante ai margini del nostro Sistema Solare. Il team di New Horizons ha lavorato 15 anni per pianificare ed eseguire questo sorvolo e Plutone ci ha ripagato come meglio non si poteva!".
Gli scienziati ora sanno che, nonostante sia letteralmente "fuori al freddo", Plutone è un mondo esaltante, attivo e scientificamente prezioso e, incredibilmente, contiene anche alcune delle chiavi per comprendere meglio gli altri piccoli pianeti presenti in aree remote del nostro Sistema Solare.

Ecco 10 dei risultati più interessanti, più strani e più inaspettati sul sistema di Plutone che gli scienziati hanno imparato dal 2015, grazie ai dati di New Horizons.

1. Plutone ha un "cuore" che guida l'attività sul pianeta.



A volte devi solo seguire il tuo cuore e Plutone sembra aver preso quel consiglio alla lettera.
Il cuore di Plutone - una delle caratteristiche distintive che New Horizons ha osservato in avvicinamento e ripreso ad alta risoluzione durante il sorvolo - è un vasto ghiacciaio di azoto di milioni di miglia quadrate. Il ventricolo sinistro del cuore, chiamata Sputnik Planitia, ha costretto letteralmente il pianeta nano a riorientarsi, in modo che il bacino ora si trovi quasi esattamente di fronte a Caronte, la luna di Plutone.
"È un processo chiamato 'vagabondaggio polare': avviene quando un corpo planetario cambia il suo asse di rotazione, di solito in risposta a grandi processi geologici", ha detto James Tuttle, scienziato planetario e membro del team New Horizons presso il Jet Propulsion Laboratory di Pasadena, in California.
La posizione attuale della Sputnik Planitia non è casuale. È una trappola ghiacciata in cui si sono accumulati ghiacci di azoto a formare una calotta che ha uno spessore di almeno 4 km. Il costante squilibrio di quella massa enorme, combinato con le forze di marea e le spinte di Caronte in orbita attorno a Plutone, hanno inclinato letteralmente il pianeta nano in modo che il bacino si allineasse più strettamente con l'asse di marea tra Plutone e Caronte.
"È probabile che quell'evento sia stato anche responsabile della rottura della superficie di Plutone e della creazione di numerosi difetti giganteschi nella sua crosta a zig-zag su grandi porzioni di Plutone", ha detto Tuttle.
Si pensa che il bacino si sia formato a nord-ovest della sua posizione attuale e più vicino al polo nord di Plutone. E se i ghiacci continuano ad accumularsi sul bacino, Plutone continuerà a riorientarsi.

2. E' probabile vi sia un vasto oceano di acqua che scorre sotto la superficie di Plutone.



L'accumulo dei ghiacci potrebbe non essere l'unica causa che ha portato a riorientare la Sputnik Planitia. I dati di New Horizons di tale bacino indicano che potrebbe esserci una massa più pesante al di sotto di esso che ha giocato un ruolo importante, e gli scienziati sospettano sia un oceano d'acqua.
"È stata una scoperta sorprendente", ha detto Tuttle. "Renderebbe Plutone un misterioso 'mondo oceanico' allo stesso modo di Europa, Encelado e Titano." Diverse altre linee in evidenza, comprese le strutture tettoniche viste nelle immagini di New Horizons, indicano la possibile presenza di un oceano sotto la crosta di Plutone.
La Sputnik Planitia è stata probabilmente creata circa 4 miliardi di anni fa dall'impatto di un oggetto della Cintura di Kuiper, dai 50 ai 100 chilometri di grandezza, attraverso la quale ha scavato una grossa fetta della crosta ghiacciata di Plutone e ha lasciato solo uno strato sottile e debole sul fondo del bacino. Un oceano sotterraneo probabilmente si è intromesso nel bacino dal basso spingendolo verso l'alto contro la crosta indebolita, e in seguito lo spesso strato di ghiaccio di azoto visibile è stato deposto sulla cima.
Modelli recenti basati su immagini del pianeta suggeriscono che questo oceano liquido potrebbe essersi formato da una rapida e violenta formazione di Plutone.

3. Plutone può ancora essere tettonicamente attivo perché quell'oceano liquido, è ancora liquido.



Enormi faglie si estendono per centinaia di miglia e tagliano circa 2,5 miglia nella crosta ghiacciata che copre la superficie di Plutone. Uno degli unici modi in cui gli scienziati sostengono che Plutone abbia potuto formare quelle fessure è il congelamento graduale di un oceano sotto la sua superficie.
L'acqua si espande mentre si congela e, sotto una crosta ghiacciata, quell'espansione spingerà e spezzerà la superficie, proprio come un cubetto di ghiaccio nel congelatore. Ma se la temperatura è abbastanza bassa e la pressione abbastanza alta, i cristalli d'acqua possono iniziare a formare una configurazione più compatta e il ghiaccio si contrarrà nuovamente.
I modelli che utilizzano i dati di New Horizons hanno mostrato che Plutone ha le condizioni per quel tipo di contrazione, ma non ha caratteristiche geologiche note che indicano che si sia verificata. Per gli scienziati, ciò significa che l'oceano sotterraneo è ancora in fase di congelamento e potrebbe potenzialmente creare nuove faglie in superficie.
"Se Plutone è un mondo oceanico attivo anche la Cintura di Kuiper potrebbe essere ricca di altri mondi oceanici tra i suoi pianeti nani, espandendo notevolmente il numero di luoghi potenzialmente abitabili nel nostro Sistema Solare", ha detto Tuttle.
Ma mentre l'oceano liquido di Plutone probabilmente esiste ancora oggi, gli scienziati sospettano che sia isolato nella maggior parte dei luoghi (sebbene non sotto la Sputnik) da quasi 320 chilometri di ghiaccio. Ciò significa che probabilmente oggi non è in contatto con la superficie ma in passato potrebbe aver trasudato attraverso l'attività vulcanica chiamata " criovulcanismo".

4. Plutone era - e può essere ancora - vulcanicamente attivo.



Ma forse non "vulcanico" nel modo in cui potreste pensare.
Sulla Terra la lava fusa sputa, sbava, bolle ed erutta da fessure sottomarine attraverso vulcani che si trovano a miglia di distanza e sporgono dagli oceani, come alle Hawaii. Ma su Plutone ci sono numerose indicazioni che una sorta di cryolava fredda e fangosa si sia riversata sulla superficie in vari punti.
Gli scienziati chiamano questo fenomeno "criovulcanismo".
La Wright Mons e la Piccard Mons, due grandi montagne a sud della Sputnik Planitia, hanno ciascuna una profonda fossa centrale che gli scienziati ritengono possano essere le bocche di due criovulcani diversi da qualsiasi altro trovato nel Sistema Solare.
A ovest della Sputnik si trova la Viking Terra, con le sue lunghe fratture e i graben che mostrano anche tracce di cryolava che scorreva una volta su tutta la superficie. E più a ovest dello Sputnik Planitia si trova la regione Virgil Fossae, dove criolave ricche di ammoniaca sembrano essere esplose in superficie e rivestito un'area di diverse migliaia di chilometri quadrati in molecole organiche di colore rosso non più di 1 miliardo di anni fa, se non addirittura più recentemente.

5. I ghiacciai hanno attraversato la superficie di Plutone anche in tempi recenti, e lo hanno fatto per miliardi di anni.



Plutone si unisce ai ranghi della Terra, di Marte e di una manciata di lune che hanno ghiacciai che scorrono attivamente.
A est della Sputnik Planitia ci sono dozzine di ghiacciai composti (principalmente) di azoto-ghiaccio che scendono dalle cavità degli altopiani nel bacino, scavando valli durante lo spostamento. Gli scienziati sospettano che i cicli stagionali e "mega-stagionali" dei ghiacci di azoto che sublimano dal ghiaccio al vapore, si diffondono attorno al pianeta nano e poi si congelino sulla superficie, siano la fonte del ghiaccio dei ghiacciai.
Ma questi ghiacciai non sono come i nostri ghiacciai d'acqua ghiacciata qui sulla Terra. Per prima cosa, qualsiasi fusione al loro interno non cadrà verso il fondo del ghiacciaio, ma salirà verso l'alto, perché l'azoto liquido è meno denso dell'azoto solido. Man mano che l'azoto liquido emerge sulla cima del ghiacciaio, potenzialmente può esplodere persino in getti e geyser.
Inoltre, c'è il fatto che parte della superficie di Plutone è composta da ghiaccio d'acqua, che è leggermente meno denso del ghiaccio azotato. Mentre i ghiacciai di Plutone scolpiscono la superficie, alcune di quelle "rocce" di ghiaccio d'acqua sorgeranno attraverso il ghiacciaio e galleggeranno come iceberg. Tali iceberg sono visibili in diverse immagini di New Horizons della Sputnik Planitia, il più grande dei ghiacciai noti di Plutone, che si estende per oltre 1.000 chilometri di larghezza, all'incirca le dimensioni dell'Oklahoma e del Texas messe insieme.

6. Plutone ha celle a convezione termica sul suo gigantesco ghiacciaio Sputnik.



Se ingrandisci la superficie della Sputnik Planitia vedrai qualcosa di unico rispetto a qualsiasi altra parte del Sistema Solare: una rete di strane forme poligonali nel ghiaccio, ognuna larga almeno 10 chilometri, che si agita sulla superficie del ghiacciaio.
Sebbene assomiglino a cellule viste al microscopio, non lo sono; sono la prova del calore interno di Plutone che cerca di fuggire da sotto il ghiacciaio e forma bolle di ghiaccio di azoto che sale e scende, come una lampada di lava calda. Il ghiaccio caldo sale al centro delle cellule mentre il ghiaccio freddo affonda lungo i loro margini. Non c'è niente di simile in nessuno dei ghiacciai presenti sulla Terra e in qualsiasi altra parte del Sistema Solare che sia stato esplorato!

7. Plutone ha un "cuore" pulsante che controlla la sua atmosfera e il suo clima.



Freddo e remoto come può essere Plutone, il suo "cuore" ghiacciato batte ancora in un ritmico quotidiano che guida l'atmosfera e il clima di Plutone un po' come la Groenlandia e l'Antartide aiutano a controllare il clima della Terra. I ghiaccioli di azoto nel Tombaugh Regio, l'area a forma di cuore, passano attraverso un ciclo ogni giorno, sublimando dal ghiaccio al vapore alla luce del giorno e condensandosi di nuovo in superficie durante la notte gelida. Ogni ciclo agisce come un battito cardiaco, guidando venti di azoto che circolano intorno al pianeta fino a 20 miglia orarie.
"Il cuore di Plutone in realtà controlla la circolazione dell'atmosfera", ha dichiarato Tanguy Bertrand, scienziato planetario presso il NASA Ames Research Center di Mountain View, California.
Modelli sofisticati di previsioni meteorologiche che Bertrand ha creato usando i dati di New Horizons mostrano che quando questi ghiacci sublimano nelle regioni settentrionali del cuore ghiacciato di Plutone e si congelano nella parte meridionale, guidano venti pungenti in direzione ovest, curiosamente al contrario della rotazione verso est di Plutone.
Quei venti verso ovest, che si infrangono contro la ruvida topografia ai margini del cuore di Plutone, spiegano perché ci sono strisce di vento sul bordo occidentale della Sputnik Planitia, una scoperta notevole considerando che l'atmosfera di Plutone è solo 1/100.000 di quella della Terra.

8. Plutone ha delle dune.



Non è il deserto del Sahara o il deserto del Gobi. Questo è Plutone. Centinaia di dune si estendono per almeno 75 chilometri sul bordo occidentale della Sputnik Planitia e gli scienziati sospettano che siano di recente formazione.
Le dune richiedono piccole particelle e venti sostenuti che possono sollevare e soffiare i granelli di sabbia o qualsiasi altra cosa. E nonostante la sua debole gravità, l'atmosfera sottile, il freddo estremo e l'intera composizione superficiale dei ghiacci, Plutone apparentemente aveva (o può ancora avere) tutto il necessario per formare delle dune.
Le montagne di ghiaccio d'acqua ai margini nord-ovest del ghiacciaio della Sputnik possono fornire le particelle e il "cuore" di azoto battente di Plutone i venti. Invece di sabbie di quarzo, basalto e gesso soffiate da venti a volte burrascosi sulla Terra, tuttavia, gli scienziati sospettano che le dune su Plutone siano granuli di sabbia di ghiaccio e metano trasportati da venti che soffiano a non più di 20 mph anche se, date le dimensioni delle dune, i venti potrebbero essere stati più forti e l'atmosfera molto più spessa in passato.

9. Plutone e Caronte sono quasi privi di piccoli crateri, e questo ha alcune grandi implicazioni.



Trovare i crateri sulla superficie dei pianeti è una specie di norma nello spazio. Ma se c'è una cosa anomala nel sistema di Plutone è che né Plutone né Caronte possiedono molti piccoli crateri: sono quasi tutti grandi.
"Questo ci ha sorpreso perché c'erano meno crateri piccoli di quanto ci aspettassimo, il che significa che ci sono anche meno piccoli oggetti della Cintura di Kuiper di quanto ci aspettassimo", ha dichiarato Kelsi Singer, vice scienziato del progetto New Horizons e coinvestigatore del Southwest Research Institute di Boulder, Colorado.
Le analisi delle immagini dei crateri provenienti da New Horizons indicano che pochi oggetti di diametro inferiore a un miglio hanno bombardato entrambi i mondi. Poiché gli scienziati non hanno motivo di credere che l'attività tettonica avrebbe ripulito la superficie da questi piccoli crateri questo potrebbe significare che la Cintura di Kuiper è per lo più priva di oggetti molto piccoli.
"Questi risultati ci danno indicazioni su come si è formato il Sistema Solare perché ci parlano della popolazione di blocchi di oggetti più grandi, come Plutone e forse anche la Terra", ha detto Singer.
"Ogni volta che andiamo in qualche posto nuovo nel Sistema Solare troviamo sorprese che sfidano le attuali teorie", ha aggiunto Singer. "Il sorvolo di New Horizons ha fatto proprio questo, e in molti modi!"

10. Caronte aveva un passato vulcanico e potrebbe essere la chiave per comprendere altri mondi ghiacciati.



New Horizons ha anche catturato splendide immagini della luna Caronte di Plutone, e ha rivelato anche lì una geologia sorprendente.
Sul lato di Caronte che New Horizons ha osservato in alta risoluzione, Caronte ha due distinti tipi di terreno: un'immensa pianura che si estende verso sud ufficialmente chiamata Vulcan Planitia delle dimensioni della California, e un terreno accidentato colloquialmente chiamata Terra di Oz che si estende verso nord fino al polo nord di Caronte. Entrambi sembrano essersi formati dal congelamento e dall'espansione di (esatto, proprio quello!) un antico oceano sotto la crosta di Caronte.
La moderata espansione nel nord ha creato il terreno accidentato e montuoso della Terra di Oz visto oggi, mentre l'espansione nel sud si è fatta strada attraverso aperture, crepe e altre aperture in forma di criolava, spargendosi sulla superficie. In effetti, si ritiene che la Vulcan Planitia sia un gigantesco flusso di criolava che ha coperto l'intera regione all'inizio della storia di Caronte.
Funzionalità simili esistono su alcuni satelliti ghiacciati in tutto il Sistema Solare, tra cui la gigantesca luna di Nettuno Tritone, le lune di Saturno Teti, Dione ed Encelado, e le lune di Urano Miranda e Ariel. E grazie alle immagini dettagliate di Caronte di New Horizons, i modelli del passato di Caronte sono ora una Stele di Rosetta per aiutare a comprendere l'attività vulcanica e geologica di tutti gli altri mondi ghiacciati.

"New Horizons ha trasformato Plutone da un puntino sfocato in un mondo vivente con una straordinaria diversità e sorprendente complessità", ha dichiarato Hal Weaver, scienziato del progetto New Horizons presso il Johns Hopkins Applied Physics Laboratory a Laurel, nel Maryland. "Siamo rimasti tutti sbalorditi dalla gamma di fenomeni nell'intero sistema Plutone, dalla colorazione polare di Caronte e dalle gigantesche fenditure, alla composizione a "palla di ghiaccio" dei quattro satelliti più piccoli che offrivano indizi preziosi sulle origini del sistema. L'incontro con Plutone è stata un'esplorazione delle più raffinate, un vero tributo alla visione e alla persistenza del team New Horizons della NASA ".

fonti: NASA

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