SATURNO: i satelliti grandi esterni

Orbitano tutti oltre l'anello E e sono i satelliti "storici" di Saturno; in ordine di distanza da pianeta: Rea,Titano, Iperione e Giapeto.

Rea
È il secondo satellite di Saturno per grandezza, infatti misura 1535.2x1525x1526.4 km di diametro; venne scoperto nel dicembre 1672 da Giandomenico Cassini e fa parte, insieme a Teti, Dione e Giapeto della Sidera Lodoicea, le stelle di Luigi, così denominati in onore di Luigi XIV. Le è stato assegnato il nome della titanide figlia di Urano e di Gea, sorella e moglie di Crono, madre di Ade, Demetra, Era, Estia, Poseidone e Zeus, che lasciò divorare parte dei figli dal marito.
Si trova ad una distanza da Saturno di 527.108 km, su un'orbita inclinata rispetto al pianeta di 0.345o, con una eccentricità di 0.0012583, che percorre con moto sincrono in 4.518212 giorni.
primo piano di Rea e foto in cui il Polo Nord del satellite viene oscurato dagli anelli A ed F di Saturno;entrambe sono della sonda Cassini
Dettaglio del bordo esterno di un cratere di rea Si tratta di un corpo ghiacciato e la sua bassa densità, 1.24 g/cm3, sembrava indicare la presenza di un nucleo roccioso pari a solo 1/3 della massa totale, 2.3166x1021 kg, del satellite; ma durante il flyby effettuato dalla sonda Cassini nel 2005 si è giunti alla conclusione che si tratta di un corpo circa omogeneo anche al centro, costiuito per il 25% di rocce e per il 75% di ghiaccio d'acqua, inoltre la sua forma triassiale fa pensare che sia in equilibrio idrostatico. Tale conformazione è molto simile a quella di Dione, così come il fatto di avere l'albedo dei due emisferi molto diversi, per cui si pensa che la storia dei due satelliti sia simile.
L'emisfero anteriore di Rea, quello che per effetto della rotazione sincrona precede costantemente, è pesantemente craterizzato e uniformemente brillante; i crateri non presentano strutture o altorilievi, come quelli su Callisto.
Nelle regioni polari ed equatoriali i crateri hanno diametri inferiori ai 40 km, altrove superiori, probabilmente c'è stato una qualche forma di rimodellamento superficiale durante la formazione di Rea.
L'emisfero posteriore ha pochi crateri, invece è presente una rete di strisce chiare su fondo scuro che sono state raggruppate in due chasma, che portano nomi derivanti dalla mitologia cinese: Kung Lun Chasma e Pu Chou Chasma; probabilmente si tratta di materia espulsa da vulcani di ghiaccio quando Rea era ancora liquida sotto la superficie.
Tutti i crateri di Rea portano i nomi di personaggi di mitologie non europee: Aananin Crater, Atum Crater, Bulagat Crater, Haik Crater, Izanagi Crater, Pan Ku Crater, Yu Ti Crater, ....
Rea fu sorvolato per la prima volta dalla sonda Voyager 1 nel 1980, per cui alla partenza della sonda Cassini si sospettava già che la sua la superficie fosse disseminata di crateri, come mostrato nel dipinto riprodotto qui a lato; la Cassini l'ha sorvolato varie volte, il 25 novembre 2005 è arrivato a 500 km dalla superficie, il 30 agosto 2007 a 5750 km ed è un ulteriore passaggio il 2 marzo 2010 a soli 100 km di distanza. Come si sospettava fosse la superficie di Rea; sullo sfondo si vedono Saturno e il Sole
Grafico dei conteggi del plasma elettronico della magnetosfera di Saturno in prossimitÓ di Rea e di Teti Il 6 marzo 2008 la NASA ha annunciato, a seguito dell'analisi dei dati rilevati dalla sonda Cassini durante il sorvolo del novembre 2005, che Rea è circondata da un tenue sistema di anelli, formato da tre anelli sottili; si era osservato infatti un impoverimento del flusso di elettroni della magnetosfera di Saturno in prossimità del satellite, impoverimento spiegabile con l'assorbimento di elettroni da parte di materiale solido che formi un disco attorno all'equatore di Rea. Tale impoverimento era già stato rilevato dalla sonda Voyager 1. Il sistema di anelli sembra estendersi oltre la sfera di Hill (raggio=7.7 volte il raggio di Rea), anche se le polveri e i detriti, di diametro compreso fra qualche decimetro ed 1 m, sembrano essere presenti con una densità superiore in prossimità del satellite.
Alla fine del 2008 né il disco né gli anelli sono stati ancora osservati, ma i dati suggeriscono che siano circolari e che abbiano i seguenti raggi orbitali: disco<5900 km, anello1≈1615, anello2≈1800, anello3≈2020.
Sono state avanzate varie ipotesi relative alla nascita di tale disco: del materiale espulso a causa di un impatto avvenuto meno di 70 milioni di anni fa, i resti di un piccolo corpo catturato da Rea e poi distrutto, o si tratta di materiale presente fin dalla formazione del satellite.
Riproduzione artistica di come dovrebbe essere il disco attorno a Rea

Iperione
Foto a colori di Iperione; sono i suoi veri colori. Si trova ad una distanza media da Saturno di circa 1.481.000 km, attorno a cui ruota in 21.27661 giorni su un'orbita inclinata rispetto al pianeta di 0.43o; venne scoperto nel settembre 1848 e gli venne assegnato da W. Lassel, uno dei tre scopritori, il nome del titano della luce della mitologia greca figlio di Gaia e di Urano, padre di Elio (il Sole), di Selene (la Luna) e di Eos (l'Aurora).
Pur essendo un satellite relativamente piccolo è per dimensioni, 360x280x225 km di diametro, il secondo corpo irregolare del Sistema Solare, secondo solo al satellite di Nettuno Proteo; inoltre si differenzia dagli altri corpi del Sistema Solare per il suo aspetto "spugniforme" e la sua caotica rotazione, già rilevata dalla sonda Voyager 2 in quanto il suo asse di rotazione si sposta in modo imprevedibile nel tempo.
Probabilmente qusta rotazione è dovuta sia alla sua forma irregolare che all'orbita fortemente eccentrica, eccentricità=0.1230061, che lo fa avvicinare periodicamente al satellite Titano, con cui è anche in risonanza orbitale 3:4. Con ogni probabilità, è a causa della sua rotazione caotica che la superficie del satellite risulta più o meno uniforme,contrariamente a gran parte degli altri satelliti di Saturno, che mostrano caratteristiche diverse tra i due emisferi rivolti o meno verso l'atmosfera del pianeta. La maggior parte degli astronomi ritiene che Iperione sia un frammento di un corpo di dimensioni maggiori distrutto a seguito di un impatto catastrofico. Filmato ottenuto montando le immagini prese dalla sonda Cassini il 26/9/2005 con dettaglio del cratere Mari, la distanza va da 244000 km a 18000 km. Primissimo piano di Iperione, foto della sonda Cassini
Il dipinto della superficie ipotetica di Iperione, con sullo sfondo Saturno Prima della partenza dalla sonda Cassini, che lo ha sorvolato il 26 settembre 2005, si erano già fatte delle ipotesi di come potesse essere la superficie del satellite che portarono a dipingere il quadro visibile qui a lato.
La sua bassa densità, 0.6 g/cm3, aveva portato ad ipotizzare che fosse composto prevalentemente da ghiaccio d'acqua, mescolato con una piccola quantità di roccia; tale ipotesi è stata confermata dai dati forniti dalla Cassini, che durante i flyby effettuati nel 2005 e nel 2006 ha anche permesso di stimare che circa il 40% del satellite è spazio vuoto.
Quindi il fatto che il satellite sembri una spugna è dovuto alla alta porosità della sua superficie che ha permesso di mantenere l'aspetto dell'elevato numero di piccolo crateri profondi e scoscesi esattamente come quando si sono formati. I crateri più grandi portano il nome di dei del sole e della luna di varie mitologie: Bahloo Crater, Helios Crater, Meri Crater e Jarilo Crater; il cratere che domina la superficie di Iperione misura 120 km di diamentro e 10 km di profondità.
Il fondo dei crateri risulta coperto di materiale rossastro piuttosto scuro, contenente delle lunghe catene di carbonio e idrogeno, simile a quello di Giapeto e probabilmente proveniente da Febe; per questo Iperione mostra un'albedo molto bassa, circa 0.3.
Sul satellite è stata anche identificata una cresta montuosa, o dorsa, a cui è stato dato il nome degli scopritori del satellite: Bond-Lassell Borsum.
Foto della Cassini in cui si vede il materiale sul fondo dei crateri e dettaglio su di essi
Giapeto
Foto di Giapeto presa dalla Voyager 2 È per dimensioni il terzo satellite di Saturno, 1495x1425 km di diametro e venne scoperto nell'ottobre 1671 da Gian Domenico Cassini, che lo considerava una delle quattro "stelle di Luigi", i 4 satelliti di Saturno da lui dedicati a Luigi XIV: Giapeto, Teti, Dione e Rea; gli venne poi assegnato il nome del Titano figlio di Urano e Gea, fratello di Crono, padre di Atlante, Epimeteo e Prometeo e progenitore della razza umana. Si trova ad una distanza di circa 3.560.820 km da Saturno, su un'orbita con una eccentricità pari a 0.0286125 che viene percorsa in 79.3215 giorni e possiede una rotazione sincrona.
La sua orbita è stranamente inclinata rispetto a Saturno, 15.47o, soprattutto essendo un satellite regolare in quanto solo il satellite irregolare Febe ha un'inclinazione orbitale maggiore di Giapeto. La linea rossa Ŕ l'orbita di Giano, le linee blu degli altri satelliti esterni
L'ipotizzata superficie di Giapeto e, sullo sfondo, Saturno, la sonda Cassini e il Sole Non se ne conosce la causa, ma ciò permette di vedere gli anelli del pianeta chiaramente, come mostrato nel dipinto qui a lato, effettuato prima della della missioni Cassini, che mostra come si riteneva fosse la superficie del satellite.
La sua bassa densità, 1.083 g/cm3, porta a pensare che sia costituito principalmente di ghiaccio d'acqua con una piccola quantità, 20%, di roccia.
Giapeto risulta fortemente craterizzato (Charlemagne Crater, Baligant Crater, Eudropin Crater, Godefroy Crater, Malprimis Crater, Roland Crater, Turpin Crater, ...) e sulla sua superficie sono state trovate due terrae (Roncevaux Terra e Saragossa Terra), molti monti (Carcassonne Mons, Cordova Mons, Seville Mons, Toledo Mons, ...) ed una sola regio, la Cassini Regio; come si può vedere a tutte queste strutture, tranne la regio, sono stati assegnati i nomi di di personaggi e luoghi del poema epico francese "la Chanson del Roland".
Una caretteristica rilevante di Giapeto è che i due emisferi sono molto diversi, l'emisfero scuro, la Cassini Regio, ha una colorazione lievemente rossastra, un'albedo di 0.03-0.05 ed una temperatura equatoriale superficiale che raggiunge i 130 K, l'emisfero brillate, il Roncevaux Terra, ha un'albedo di 0.5-0.6 e, assorbendo meno luce solare, raggiunge una temperatura di soli 100 K.
La Cassini Regio e i due poli di Giapeto
La Roncevaux Terra e il confine con l'emisfero scuro di Giapeto Per quanto riguarda l'emisfero brillante la sonda Voyager 2 nell'agosto 1981 ha mostrato nelle sue foto che è ghiacciato, inoltre che i poli sono liberi di materiale scuro; il 10 settembre 2007 la sonda Cassini si trovava a soli 1640 km dalla superficie; dall'analisi delle sue foto risulta che tale ghiaccio, che deve essere bianchissimo, si trova anche nell'altro emisfero in cui è ricoperto da materiale scuro per uno spessore di qualche decina di cm, quindi il vero albedo del satellite è quello dell'emisfero brillante. Questo è avvalorato dal fatto che nella zona di transizione fra i due emisferi sono presenti dei crateri con il fondo ricoperto da polveri scure mentre le pareti sono brillanti. Le foto della Cassini hanno anche mostrato che nell'emisfero scuro ci sono almeno 3 crateri da impatto che superano i 350 km di diametro; il più grande possiede un diametro superiore a 500 km ed ha un orlo estremamente ripido, in alcuni punti la scarpata supera i 15 km.
Si pensa che il materiale scuro presente su Giapeto sia di tipo organico, forse metano, anche se non se ne conosce l'origine; potrebbe provenire dall'interno del satellite ed essere emerso per la combinazione di impatti meteorici e vulcanesimo, oppure potrebbe essere materiale ejettato da Febe a seguito di impatti di piccole meteoriti. A favore dell'ipotesi del vulcanesimo c'è la presenza di un anello di materiale scuro di circa 100 km di diametro che si trova sul confine fra i due emisferi ed è simile a strutture derivanti da vulcanesimo presenti sulla Luna e su Marte; in effetti Giapeto è piuttosto lontano da Saturno e quindi evitando il riscaldamento durante la formazione potrebbe aver trattenuto al suo interno metano o ghiaccio di ammoniaca, più tardi eruttati e anneriti dalla radiazione solare. Dettaglio della zona di transizione tra i due emisferi
Immagine del satellite in cui si evidenzia la cresta equatoriale Un'altra ipotesi coinvolge i residui della sublimazione del ghiaccio superficiale del satellite, che si sarebbero anneriti a causa della luce solare, a causare la sublimazione sarebbe l'escursione termica giorno/notte; poichè nella Cassini Regio la temperatura è maggiore sublima una maggiore quantità di ghiaccio rispetto alla Rancevaux Terra, tale ghiaccio ricade poi sui poli e sulla Roncevaux Terra amplificando il fenomeno negli anni successivi.
Si stima che con le temperature attuali dei due emisferi in 1 miliardo di anni la Cassini Regio perderebbe per sublimazione 20 m di ghiaccio, contro i 10 cm della Roncevaux Terra; in ogni caso per avere un simile processo bisogna che inizialmente il materiale scuro sia stato prodotto in un dei modi precedentemente descritto.
L'ultima delle ipotesi in ordine di tempo risale all'ottobre 2009, quando, a seguito della scoperta dell'anello di Febe, si è ipotizzato che la causa della colorazione scura di Giapeto sia lo scontro con le polveri e il ghiaccio che costituiscono l'anello, che ruota in direzione opposta a quella del satellite.
Nella Cassini Regio la sonda Cassini nel dicembre 2004 ha fotografato una cresta larga circa 20 km, alta 13 km e lunga circa 1300 km, che segue quasi l'equatore del satellite e che fa sembrare il satellite una noce; si tratta di un sistema complesso formato da picchi isolati, da complessi lunghi 200 km e da sezioni di tre creste parallele, inoltre nella Roncevaux Terra, lungo l'equatore, non c'è nessuna cresta ma si trovano dei picchi isolati alti 10 km. Già la Voyager 2 aveva fotografato alcune montagne sul bordo della Cassini Regio, ma non essendo riuscita a fotografare i dettagli della zona scura non se ne erano capite le reali dimensioni; tutta la cresta è fortemente craterizzata, quindi deve esserer molto antica. Al momento non si sa come si sia formata e perchè è confinata nella Cassini Regio. Dettadlio di rilievi presenti all'equatore del Roncevaux Terra

 

Tabella riassuntiva sul Sistema Solare

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© Loretta Solmi, 2011