“La danza tra le tenebre e la luce non avrà mai fine—le stelle e la luna avranno sempre bisogno dell’oscurità per essere viste, e l’oscurità non avrebbe lo stesso fascino senza la luna e le stelle.” — C. JoyBell C.

Ma la danza tra luce e oscurità, a volte, può essere incredibilmente disorientante. Di certo lo fu per l’astronomo del 17° secolo, Giovanni Cassini, quando iniziò a scrutare lo strabiliante pianeta del sistema solare con i suoi anelli: Saturno.

Cassini fece molte grandi scoperte su questo pianeta, comprese le divisioni tra gli anelli e varie lune di Saturno. In realtà Giapeto, il secondo dei satelliti di Saturno per ordine di scoperta, rappresentava per Cassini uno straordinario mistero. Sebbene orbitasse attorno a Saturno esattamente come le altre lune, era visibile solo durante metà della sua orbita, rimanendo completamente invisibile durante l’altra metà.

Con il progredire della tecnologia e dei telescopi, abbiamo scoperto il perché: un emisfero di Giapeto ha una luminosità solamente di un quinto rispetto all’altra!

Un fatto davvero strano. Grazie a Cassini - la missione della NASA, non lo scienziato italiano - siamo effettivamente partiti alla volta di Giapeto per fotografarlo, scoprendo che in realtà un emisfero sembra essere passato in mezzo a una tempesta di polvere. Sembra quasi il parabrezza di un’auto passata attraverso una nube di insetti particolarmente fitta. Ma cosa può causare un fenomeno del genere su Giapeto?

Tutto questo, per molto tempo, è rimasto un mistero.

Come vedete, tutte le principali lune di Saturno orbitano sullo stesso piano, come i suoi anelli: tutte eccetto Giapeto, la cui orbita appare notevolmente inclinata. E nessuno ne conosce la ragione; nessun altro satellite di grandi dimensioni del sistema solare formatosi assieme al suo pianeta madre ha una tale inclinazione, solo Giapeto ha questa caratteristica.

Giapeto ha anche una gigantesca cresta equatoriale: una regione 10 km più elevata rispetto al resto di questo mondo roccioso e ghiacciato. La sua rotazione non è veloce abbastanza per spiegare una tale formazione, e la superficie di Giapeto appare vecchia di miliardi di anni, perciò probabilmente non è neanche il risultato del raffreddamento di materiale incandescenti. Sebbene le idee sull’origine di questa cresta abbondino, non c’è nessuna teoria a farla da padrona.

Sono molti i motivi che rendono Giapeto insolito per il nostro sistema solare, assieme ad alcuni altri misteri ai quali non è stata ancora data risposta.

Uno di questi misteri però è stato svelato! Qual è il motivo della colorazione a due toni di Giapeto? Non l’inclinazione della sua orbita, ma il fatto che sia il satellite di grandi dimensioni più distante da Saturno, oltre alla presenza di un’altra luna, anch’essa degna di nota, che orbita ancora più lontano.

Ben oltre l’orbita di Giapeto si trova una luna che non ha nulla in comune con gli altri satelliti che orbitano intorno a Saturno: Febe. Febe non è fatto dello stesso materiale che forma le altre lune di Saturno e, inoltre, orbita in direzione opposta rispetto agli altri satelliti. Piuttosto che (guardando dal polo nord) ruotare in senso antiorario attorno al proprio pianeta madre, come fanno tutte le altre lune, Febe ruota in senso orario attorno a Saturno.

Come è possibile? Perché Febe non ha avuto origine con Saturno, ma è invece un oggetto catturato dalla fascia di Kuiper! Febe, inoltre, è responsabile del più esteso e sfuggente anello nel sistema solare.

Rilevato solo nel 2004 con lo Spitzer Space Telescope (agli infrarossi), l’anello di Febe è un anello esteso di detriti originatosi da Febe stesso, ed è estremamente scuro. Ha inoltre una densità estremamente bassa: circa sette particelle delle dimensioni di granelli di polvere per chilometro cubo! Certo, dato che questi detriti ruotano intorno a Saturno nella direzione opposta rispetto agli altri satelliti, le lune più esterne potrebbero andare a urtarvi contro, esponendo l’emisfero illuminato di quella luna ai detriti scuri.

Questa è esattamente la configurazione di Giapeto, che va a urtare contro l’anello di detriti di Febe!

Poiché Giapeto è in rotazione sincrona con Saturno — ossia, ha la stessa “faccia” sempre rivolta in avanti mentre si muove lungo la sua orbita — la sua parte anteriore accumula questo materiale scuro, mentre la parte posteriore non lo fa.

Ora si potrebbe pensare che questo fatto, da solo, possa spiegare l’aspetto di Giapeto. Ma se ci fosse solo questo materiale più scuro, tenderebbe a riscaldarsi quando è colpito dalla luce diretta del sole, causando la sublimazione e risolidificazione del ghiaccio in cima ai detriti, lasciando entrambi gli emisferi dello stesso colore. Sorprendentemente, questo è proprio quello che accade, almeno in parte. Il materiale più scuro si riscalda più del materiale chiaro, e questo provoca la sublimazione del ghiaccio superficiale. Quest’ultimo, però, in questa fase gassosa, ha una notevole quantità di energia cinetica. Non abbastanza da consentirgli di sfuggire alla gravità di Giapeto, ma sufficiente da permettergli di migrare verso il lato luminoso, dove può rimanere stabilmente!

Perciò i detriti di Febe sono importanti per il fatto che impattano un emisfero e causano un riscaldamento maggiore sul quel lato, impedendo la formazione del ghiaccio in maniera stabile. Giapeto, se non fosse per la presenza di Febe, sarebbe bianco come la neve, proprio come l’altro satellite luminoso di Saturno: Encelado.

La presenza dell’anello Febe, invece, rende più scuro un lato della grande luna esterna di Saturno, donandole un aspetto unico in tutto il sistema solare.

Mentre Giapeto può essere ancora considerata la luna più insolita, possiamo essere orgogliosi di noi stessi per un ottimo motivo: abbiamo risolto almeno uno dei suoi maggiori misteri e finalmente sappiamo il perché della colorazione yin-yang unica nel suo genere!

Puoi anche leggere e aggiungere commenti (in inglese!) sul blog “Starts With A Bang” su Scienceblogs