da una lezione del professor Antonio Loiacono
La sonda New Horizon, dopo aver superato Plutone nel 2015, è stata un po’ dimenticata dall’opinione pubblica. Comunque è molto attiva e sta dando tantissimi risultati di alto interesse scientifico.
L’unica sonda del XXI secolo, finora inviata è la New Horizon. Essa è provvista di strumenti con una sofisticata tecnologia. Essa, attualmente, sta uscendo dal sistema solare e sta raggiungendo quelle zone esterne al sistema solare. Le vecchie sonde Voyager degli anni 70 hanno impiegato più di 40 anni per raggiungerle. Oggi è possibile studiare questa zona così esterna del sistema solare con nuove e più tecnologiche strumentazioni ed i risultati che stiamo ottenendo sono molto importanti.
L’inizio del suo viaggio
La New Horizon ha impiegato nove anni per raggiungere Plutone e da altri nove continua il suo viaggio nella fascia di Kuiper. Questa è una vasta area che circonda il sistema solare in cui orbitano i pianeti nani come Plutone, ma molti altri corpi minori ghiacciati.
Scoperto nel 1930, ma osservato in dettaglio dalla New Horizon nel 2015, oggi Plutone è considerato un pianeta nano. Sembra, tuttavia, essere il rappresentante di un gran numero di oggetti simili che orbitano nella fascia di Kuiper ad una distanza superiore a 30 U.A.
Ricordiamo che 1 U.A. sono 150 milioni di km, cioè la distanza tra la Terra ed il Sole. Quindi stiamo parlando di oggetti che si trovano a una distanza 30 volte superiore a quella che separa la Terra dal Sole. Pertanto, sono oggetti più lontani e rappresentano qualcosa di diverso dai pianeti principali che per decenni gli scienziati stanno studiando. Questo perché sono pianeti più piccoli, ma composti da sostanze chimiche volatili (gassose). In quelle condizioni si trovano allo stato solido e liquido e quindi danno origine a fenomeni geologici molto diversi da quelli a cui siamo abituati.
Fascia di Kuiper
La fascia di Kuiper è una vasta area che circonda il sistema solare in cui orbitano i pianeti nani come Plutone e corpi ghiacciati minori.
Varie sonde fino ad ora hanno attraversato la Kuiper Belt.
Le vecchie sonde degli anni 70 sono le Pioneer e le Voyager. Oggi la New Horizon le ha quasi raggiunte nonostante queste siano partite oltre 50 anni fa. Il motivo è che la New Horizon ha sfruttato la fionda gravitazionale dei vari pianeti interni del sistema solare per potersi lanciare ad una velocità elevatissima verso la parte esterna del sistema solare, tant’è vero che quando ha sorvolato Plutone la sua alta velocità gli ha impedito di entrarvi in orbita. Ha potuto solamente fare un flyby. Non ha potuto fermarsi in orbita intorno a Plutone e studiarlo in dettaglio come normalmente le attuali sonde planetarie fanno con i pianeti principali. Infatti anche le Voyager e le Pioneer sono sonde che sono state lanciate per sorvolare i pianeti in flyby. Esse non sono state progettate per rimanere in orbita intorno ai pianeti e oggi stanno lasciando il sistema solare.
Questi strumenti funzionano ancora dopo 50 anni, ormai quasi 60 e stanno ancora inviando dati alla Terra da questa regione così lontana del sistema solare. Il problema è che queste sonde non sono state progettate per studiare quest’area. Per tale motivo lìquipaggiamento tecnologico ad esse abbinato non rappreesenta una strumentazione sufficiente per poter studiare questa zona del sistema solare.
La sonda New Horizon è velocissima
Ora la New Horizon le sta raggiungendo con una dotazione di strumenti molto più avanzata e molto più specializzata. Lo scopo è proprio quello di studiare regioni così remote ed anche anche lo spazio profondo. A quella distanza dal sole il cielo è molto più limpido e molto più buio delle condizioni ottiche che possiamo trovare dove siamo noi ora nel sistema solare interno perché tra i pianeti del sistema solare interno c‘è una polvere interplanetaria che sicuramente riflette molta luce solare e assorbe molta luce debole proveniente dallo spazio profondo. All’esterno del sistema solare, invece, la luce solare è molto più debole e il cielo molto più limpido e pulito da materiale interplanetario. Questo permette agli strumenti della New Horizon di osservare con molto più dettaglio la luminosità di fondo dello spazio profondo e parleremo anche di questo.
La missione della sonda New Horizon
Vediamo in dettaglio qual è stata e qual è ancora oggi la missione della New Horizon. Attualmente la sonda si sta addentrando nella fascia a una velocità di circa 3 U.A. all’anno. Quindi, ogni anno la sonda percorre 450 milioni di km. Da poco ha superato le 60 U.A. dal Sole e le sue riserve di carburante permetteranno agli scienziati di poterla pilotare e di poter modificare la sua traiettoria fino all’anno 2050 a meno che non si scoprano degli oggetti interessanti un po’ fuori dalla sua traiettoria che vale la pena consumare del carburante per poterli raggiungere e osservare da vicino.
Al momento, però, la sonda sembra poter andare avanti per molti anni per darci ancora tantissime informazioni. Già oggi la sonda si trova ad una distanza molto elevata dalla Terra. È partita dal nostro pianeta nel 2006, ha raggiunto Plutone nel 2015 e ci ha mostrato le prime immagini ad alta risoluzione del pianeta. Fino a quel momento avevamo a disposizione solo le foto sgranate di Plutone fatte da Hubble o da telescopi terrestri.
Lente di ingrandimento su Plutone e dintorni
Ora si può vedere chiaramente come è fatto Plutone e la sua luna Caronte. Inoltre la sonda New Horizon ha potuto osservare anche altri quattro piccoli satelliti di Plutone e soprattutto molte caratteristiche geologiche della sua superficie come addirittura un intero bacino coperto di ghiaccio e di azoto ghiacciato che ricopre gran parte dell’emisfero che è sorvolato.
Inoltre sui poli di Caronte sono stati trovati delle sostanze rossastre che probabilmente sono molecole organiche provenienti dall’atmosfera di Plutone che hanno subito un’alterazione chimica dalla radiazione solare e sono in qualche modo precipitate sotto forma di questa neve rossastra su uno dei poli di Caronte. Non solo quando la sonda ha superato Plutone ha potuto osservare in profilo la sua atmosfera e ha notato quanto Plutone abbia un’atmosfera molto interessante che nessuno si poteva spettare. Infatti a questa distanza dal Sole le basse temperature permettono anche ad oggetti con piccola gravità di riuscire a trattenere atmosfere più o meno importanti senza che questa possa essere distrutta da un’intensa radiazione solare perché a quella distanza non c’è un’intensa radiazione solare.
Un oggetto come Plutone, alla distanza di Marte o della Terra vedrebbe la sua atmosfera distrutta dall’intensa radiazione solare che c’è e dove siamo noi la Terra riesce a mantenere la sua atmosfera nonostante la sua prossimità al Sole sia per la protezione del campo magnetico che per la sua gravità molto più intensa di quella che può vantare il piccolo pianeta nano ghiacciato.
I kbo (Kuiper Belt Object)
Plutone non è stato l’unico oggetto che la sonda ha sorvolato, ha fatto molto meno notizia, ma nel 2019 la sonda effettua un flyby ravvicinato a Harrockth ovvero un curioso oggetto a due lobi. Una sorta di agglomerato di due montagne. È un oggetto composto da due corpi più piccoli che probabilmente si sono avvicinati e fusi e oggi sono tenuti insieme da una debolissima forza di gravità.
D’ora in avanti indicheremo con kbo (Kuiper Belt Object) tutti gli oggetti ghiacciati che costituiscono la fascia di Kuiper. Anche Plutone è un Kuiper Belt Object, ma Plutone è un pianeta nano e sono tanti pianeti nani che sono stati scoperti in questa fascia, ma ci sono milioni, se non miliardi, di oggetti molti più piccoli che assolutamente non possono essere definiti pianeti nani che sono qualcosa di molto simile alle comete o agli asteroidi e vengono definiti genericamente come kbo.
Formazione dell’Harrockth
Come si è formato un oggetto con questa forma così curiosa? Gli scienziati immaginano che a quella distanza la velocità di orbita intorno al Sole sono molto lente e quindi gli oggetti riescono ad avvicinarsi senza avere impatti devastanti. La legge di Keplero ci dice che più un oggetto si trova lontano dal Sole e più la sua velocità di orbita (velocità di rivoluzione) è lenta. A quelle velocità così lente gli oggetti possono avvicinarsi senza recarsi gravi danni a vicenda, cioè senza impattare in modo violento e di fatto questi oggetti si sono semplicemente appoggiati l’uno sull’altro ed oggi la debole forza di gravità impedisca a questi oggetti di separarsi.
Inoltre la gravità così debole impedisce agli oggetti di raggiungere un equilibrio idrostatico. Quindi, accade che non riescono a formare una forma sferica come Plutone, come Cerere, come la Luna, ma diventano un aggregato informe di oggetti tenuti insieme dalla debole forza di gravità. La cosa più interessante di questo flyby è che è stato possibile osservare una vera e propria geologia di questo oggetto.