Previsioni meteo per Titano: parzialmente nuvoloso con occasionali rovesci di metano

Gli astronomi vedono prove di nuvole che ribollono sopra l’emisfero settentrionale di Titano.

Un team scientifico ha combinato i dati del telescopio spaziale James Webb della NASA/ESA/CSA e del telescopio Keck II per vedere per la prima volta le prove della convezione delle nuvole sulla luna di Saturno, Titano, nell’emisfero settentrionale.

La maggior parte dei laghi e dei mari di Titano si trovano in quell’emisfero e sono probabilmente riforniti da una pioggia occasionale di metano ed etano.

Webb ha anche rilevato una molecola chiave contenente carbonio che fornisce informazioni sui processi chimici nella complessa atmosfera di Titano.

Titano, la luna di Saturno, è un mondo intrigante avvolto da una foschia giallastra e piena di smog. Simile alla Terra, l’atmosfera è per lo più azoto e ha condizioni meteorologiche, tra cui nuvole e pioggia.

A differenza della Terra, il cui clima è guidato dall’evaporazione e dalla condensazione dell’acqua, il gelido Titano ha un ciclo del metano (CH4).

Evapora dalla superficie e sale nell’atmosfera, dove si condensa per formare nuvole di metano. Di tanto in tanto cade sotto forma di pioggia fredda e oleosa su una superficie solida dove il ghiaccio d’acqua è duro come le rocce.

“Titano è l’unico altro posto nel nostro Sistema Solare che ha condizioni meteorologiche come la Terra, nel senso che ha nuvole e precipitazioni su una superficie”, ha spiegato l’autore principale Conor Nixon del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland.

Il team ha osservato Titano nel novembre 2022 e nel luglio 2023 utilizzando sia Webb che uno dei telescopi gemelli W.M. Keck basati a terra.

Queste osservazioni non solo hanno mostrato nuvole alle medie e alte latitudini settentrionali su Titano – l’emisfero dove è attualmente estate – ma hanno anche mostrato che quelle nuvole apparentemente salgono ad altitudini più elevate nel tempo.

Mentre studi precedenti hanno osservato la convezione delle nuvole alle latitudini meridionali, questa è la prima volta che la prova di tale convezione è stata osservata nel nord.

Questo è significativo perché la maggior parte dei laghi e dei mari di Titano si trovano nell’emisfero settentrionale e l’evaporazione dai laghi è una delle principali fonti potenziali di metano.

Sulla Terra lo strato più basso dell’atmosfera, o troposfera, si estende fino a un’altitudine di circa 12 chilometri.

Tuttavia, su Titano, la cui minore gravità permette agli strati atmosferici di espandersi, la troposfera si estende fino a circa 45 chilometri. Webb e Keck hanno utilizzato diversi filtri a infrarossi per sondare diverse profondità nell’atmosfera di Titano, consentendo agli astronomi di stimare le altitudini delle nuvole.

Il team scientifico ha osservato nuvole che sembravano spostarsi ad altitudini più elevate per un periodo di giorni, anche se non sono stati in grado di vedere direttamente le precipitazioni.

“Le osservazioni di Webb sono state effettuate alla fine dell’estate settentrionale di Titano, che è una stagione che non siamo stati in grado di osservare con la missione Cassini-Huygens”, ha detto Thomas Cornet dell’Agenzia spaziale europea, coautore dello studio.

 “Insieme alle osservazioni da terra, Webb ci sta fornendo nuove preziose intuizioni sull’atmosfera di Titano, che speriamo di essere in grado di indagare molto più da vicino in futuro con una possibile missione dell’ESA per visitare il sistema di Saturno”.

La chimica di Titano

Titano è un oggetto di grande interesse astrobiologico a causa della sua complessa chimica organica (contenente carbonio), nonostante la sua temperatura gelida di circa -180 gradi Celsius.

Le molecole organiche costituiscono la base di tutta la vita sulla Terra e studiarle su un mondo come Titano può aiutare gli scienziati a comprendere i processi che hanno portato all’origine della vita sulla Terra.

L’ingrediente di base che guida gran parte della chimica di Titano è il metano.

Il metano nell’atmosfera di Titano viene diviso dalla luce solare o dagli elettroni energetici della magnetosfera di Saturno, e poi si ricombina con altre molecole per produrre sostanze come l’etano (C2H6) insieme a molecole di carbonio più complesse.

I dati di Webb hanno fornito un pezzo mancante fondamentale per la nostra comprensione dei processi chimici: una rilevazione definitiva del radicale metilico CH3.

Questa molecola (chiamata “radicale” perché ha un elettrone “libero” che non è in un legame chimico) si forma quando il metano viene scomposto.

Rilevare questa sostanza significa che gli scienziati possono vedere per la prima volta la chimica in azione su Titano, piuttosto che solo gli ingredienti di partenza e i prodotti finali.

“Per la prima volta possiamo vedere la torta chimica mentre sta lievitando nel forno, invece dei soli ingredienti di partenza di farina e zucchero, e poi la torta finale ghiacciata”, ha detto la co-autrice Stefanie Milam del Goddard Space Flight Center.

Il futuro dell’atmosfera di Titano

Questa chimica degli idrocarburi ha implicazioni a lungo termine per il futuro di Titano.

Quando il metano viene scomposto nell’atmosfera superiore, una parte di esso si ricombina per creare altre molecole che alla fine finiscono sulla superficie di Titano in una forma chimica o nell’altra, mentre un po’ di idrogeno fuoriesce dall’atmosfera.

Di conseguenza, il metano si esaurirà nel tempo, a meno che non ci sia una fonte per reintegrarlo.

Un processo simile si è verificato su Marte, dove le molecole d’acqua sono state frantumate e l’idrogeno risultante è stato perso nello spazio. Il risultato è stato il pianeta arido e desertico che vediamo oggi.

“Su Titano, il metano è un materiale di consumo. È possibile che venga costantemente rifornito e che frizzi fuori dalla crosta e dall’interno nel corso di miliardi di anni. In caso contrario, alla fine tutto scomparirà e Titano diventerà un mondo per lo più senz’aria di polvere e dune”, ha detto Nixon.

Immagine: NASA, ESA, CSA, STScI, Keck Observatory

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