Le lune ghiacciate di Giove e Saturno hanno superfici e sottosuoli caotici come frane, molto meno uniformi di quelle presenti sui pianeti rocciosi come Marte e la Terra: per questo motivo riflettono e polarizzano i segnali radar in modo peculiare. È la spiegazione fornita dal Southwest Research Institute e da Jpl di Nasa alle misteriose firme radar dei satelliti ghiacciati del sistema solare esterno.
La ricerca, pubblicata su Nature Astronomy, chiude un dibattito di oltre 30 anni, fornendo ora un modello esaustivo in grado di spiegare le particolari proprietà manifestate da questi mondi ghiacciati se indagati attraverso osservazioni radar.
Quando osserviamo al telescopio i pianeti e i satelliti del sistema solare, essi appaiono come dei dischi. Nelle osservazioni radar, questi dischi sono caratterizzati tutti da uno stesso fenomeno: il centro è molto luminoso, mentre i bordi risultano molto più scuri. Tuttavia, questo oscuramento verso i margini del disco avviene in modo assai diverso per i satelliti ghiacciati del sistema solare esterno rispetto ai mondi rocciosi come Marte e la Terra.
Le lune ghiacciate di Giove e Saturno manifestano, infatti, una particolare riflessione e polarizzazione dei segnali radar che li colpiscono.
«Il modo in cui questi oggetti diffondono il radar è drasticamente diverso da quello dei mondi rocciosi e dei corpi più piccoli come asteroidi e comete», afferma Jason Hofgartner, primo autore dello studio.
Negli anni ’90, questa risposta anomala è stata spiegata con l’effetto di opposizione coerente di retrodiffusione (Cboe) che caratterizza le osservazioni radar.
Questo effetto è la combinazione di due diversi fenomeni: il primo è l’effetto di opposizione, il secondo è l’effetto di retrodiffusione coerente.
Si ha un effetto di opposizione quando si trovano perfettamente allineati i tre protagonisti dell’osservazione: l’oggetto indagato (per esempio una luna ghiacciata di Saturno), la sorgente del segnale d’indagine (il Sole nelle osservazioni ottiche) e il punto di osservazione (la Terra dove sta il nostro telescopio).
Per avere l’effetto di opposizione, oltre a questo allineamento, è necessaria una specifica posizione dei tre soggetti: l’osservatore si deve trovare, quindi, in mezzo tra l’oggetto osservato, posto davanti a sé, e la sorgente di luce, dietro di sé. Nelle osservazioni ottiche, quando un corpo celeste si trova in questa particolare condizione definita all’opposizione, tutte le ombre generate dalle piccole asperità superficiali scompaiono sotto la luce diretta e perpendicolare del Sole. Lo stesso fenomeno avviene in modo identico durante le osservazioni radar in cui al Sole si sostituisce il trasmettitore del segnale, e al nostro telescopio si sostituisce il ricevitore dello stesso segnale.
All’effetto di opposizione si aggiunge, inoltre, l’effetto di retrodiffusione coerente, ossia lo sparpagliamento disordinato del segnale luminoso o radar dopo la collisione con il corpo, effetto che secondo i ricercatori sarebbe amplificato nel caso delle lune ghiacciate di Giove e Saturno.
«Le superfici di questi oggetti e i loro sottosuoli fino a molti metri sono assai tormentati – afferma Hofgartner – Non sono molto uniformi. Le rocce ghiacciate dominano il paesaggio, che forse assomiglia un po’ al caos di una frana. Questo spiegherebbe perché la luce rimbalza in tante direzioni diverse, dandoci queste insolite firme di polarizzazione».
I risultati di questa nuova ricerca rafforzano i modelli che già negli anni ’90 avevano proposto la Cboe come risposta alle firme radar anomale dei satelliti ghiacciati, riuscendo solo ora a fornire una unica spiegazione esaustiva.
Immagine in evidenza: illustrazione artistica di una luna ghiacciata di Giove. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech/SwRi