Perché gli esagoni di Saturno sono ancora un mistero per i fisici

Saturno è uno dei pianeti gassosi che è stato attraversato da potenti tempeste. Tra queste tempeste, l ‘”esagono di Saturno” è un modello di nuvole esagonali in continua rotazione sopra il polo nord di Saturno.

I lati perfettamente rettilinei dell’esagono misurano circa 13.800 km… così è l’esagono tornado Circa 32.000 km. Per confronto, il diametro della Terra è “solo” 12.742 chilometri.

Questo eccezionale tornado cambia poco in termini di fisionomia nel tempo e nello spazio e ricorda sempre un esagono, a differenza di altre nuvole nell’atmosfera visibile che cambiano costantemente la loro organizzazione spaziale.

L’Esagono di Saturno fu rilevato per la prima volta da due sonde Voyager nel 1981-1982, ma le immagini non erano di grande qualità. È stato ristudiato dalla missione Cassini-Huygens nel 2006.

Come sulla Terra, i poli sono rivolti verso il sole solo in determinate stagioni (in estate per il Polo Nord ad esempio); E il resto del tempo sono immersi nell’oscurità… tanto più che la stagione su Saturno dura circa sette anni.

Pertanto, Cassini è stato in grado di acquisire immagini a infrarossi solo fino a gennaio 2009. Quando l’esagono ha incontrato il Sole, è diventato visibile nella luce visibile, rendendo possibile l’implementazione Video dell’uragano E anche per integrare le informazioni che alimentano il lavoro degli astrofisici, con spettri ottici più completi, nel visibile e nell’infrarosso.

Perché è l’unico uragano a forma esagonale su Saturno e da nessun’altra parte?

Come Giove e la sua macchia rossa, Saturno è un gigantesco laboratorio per i ricercatori Meccanica astrofisica dei fluidi.

In effetti, questo esagono speciale deve ancora obbedire alle leggi della fisica. In generale, l’osservazione astronomica deve essere compresa e interpretata dal punto di vista della fisica attraverso un modello (fatto di equazioni o esperimenti) per comprendere i fenomeni coinvolti.

Gli strumenti osservativi in ​​astronomia oggi consentono di accedere a fenomeni complessi (come i sestanti) e per comprenderli servono modelli che tengano conto della natura dei corpi celesti e del modo in cui si evolvono. Molto spesso questi sono gassosi, stiamo parlando di “meccanica dei fluidi”.

Il recente sviluppo della meccanica dei fluidi astrofisica è principalmente legato allo sviluppo di simulazioni numeriche, che consentono di esplorare situazioni mai osservate in laboratorio o nello spazio: ad esempio, quali condizioni sono necessarie per osservare un tornado esagonale? Come reagirà un uragano se la direzione del vento cambia?

Diverse opere sono apparse sul tema dell’esagramma di Saturno. Possiamo fare riferimento ad approcci di tipo simulazione numerica e anche sperimentale.

Uno scenario proposto è il seguente: Saturno, come Giove, è un pianeta gassoso e la sua atmosfera instabile incontra costantemente flussi complessi simili a tempeste, getti, correnti e vortici, e questo indipendentemente dall’altitudine.

Nello specifico, il flussi atmosferici Le altezze inferiori possono creare vortici di diverse dimensioni. Qui, questi deflussi circonderebbero una corrente orizzontale più ampia che soffia verso est attorno al polo nord di Saturno, che a sua volta è costituito da diverse tempeste più piccole.

Tutte queste piccole tempeste intrappolano la corrente nella direzione verso i poli e deformano certi getti in esagoni. Quindi questa idea è stata trasformata in un modello fisico e poi simulata, ma la simulazione ha formato una geometria a nove lati, invece dei sei osservati. D’altra parte, la stabilità di questa geometria dimostra che il meccanismo previsto, senza dare il risultato osservato, non è necessariamente difettoso.

Un’altra ipotesi è che gli esagrammi si evolvano Dove c’è una forte differenza nella velocità dei venti atmosferici A certe latitudini nell’atmosfera di Saturno. Simili forme regolari possono essere create in laboratorio facendo ruotare un liquido in una vasca circolare a diverse velocità al centro e alla periferia. La forma più comune era a sei lati (quindi esagonale), e venivano prodotte anche forme da tre a otto lati.

Tuttavia, queste versioni di laboratorio sono “incomplete”. Comprende infatti i vortici che trattengono i bordi degli esagoni mentre in realtà sono i bordi di Saturno indipendente da qualsiasi vortice stabilizzatore.

I misteri che producono la forma esagonale di Saturno sono ancora lontani dall’essere svelati… tanto più che nel 2018 è stata osservata una struttura simile in 300 km a sud del Polo Nord ! Questa ardua sfida sembra destinata ad affinare la creatività dei ricercatori di fluidodinamica astrofisica per molto tempo a venire.