Questo articolo è stato inserito nella sezione d'archivio "Raccontiamo i corpi planetari", compresa in "Sistema Solare"

Ancora una volta i piccoli Davide riescono a vincere contro i grandi Golia. Questa è la volta di Titano e Saturno, ma tra breve toccherà a Callisto (e fratelli) e Giove.

Spesso e volentieri, quando si parla di perturbazioni mutue tra corpi planetari, soprattutto se dominate dalle forze di marea, si tende a pensare a piccole variazioni, ben al di sotto di effettivi drastici cambiamenti della struttura complessiva del Sistema Solare. Sì, lo sappiamo che in fase di costruzione i protopianeti si sono sicuramente dati fastidio, causando a volte vere e proprie fughe dalla loro casa cosmica, così come cadute rapide nelle fauci della stella centrale. Dopo questa fase turbolenta, però, tutto dovrebbe tranquillizzarsi con variazioni estremamente modeste.

Tuttavia, sia le osservazioni che i calcoli della meccanica celeste più raffinata ci dicono che le cose sono ben diverse. Prendiamo, ad esempio l'asse di rotazione di un pianeta. Teoricamente esso dovrebbe coincidere quasi perfettamente con la perpendicolare al piano orbitale, in quale a sua volta, dovrebbe rispecchiare il piano del disco protoplanetario.  In realtà, non è così. Il gigante Urano, invece di ruotare, rotola addirittura e non sono da meno la Terra e Marte che hanno un asse di rotazione decisamente inclinato, nel nostro caso i famosi 23° circa.

Noi siamo molto fortunati ad avere la Luna (QUI e QUI) così grande e vicina, tale da stabilizzare quest'angolo senza farlo diventare anche maggiore di 80°. Potremmo dire che eventi collisionali o quantomeno del tutto casuali hanno dato il via a questi sbilanciamenti, che poi sono stati controllati e gestiti da meccanismi molto raffinati, veri e propri orologi ad altissima precisione. Può darsi, ad esempio, che la nascita collisionale della Luna abbia causato l'inclinazione e che poi, però, si sia premunita per farla rimanere costante (permettendoci anche l'alternarsi delle stagioni, fatto non certo trascurabile per l'evoluzione delle civiltà).

Molti dati danno ragione a questa visione molto semplificata, dato che Giove, ben difficile da smuovere, mantiene un asse di rotazione che ben poco si discosta dall'ipotesi teorica, presentando un angolo di soli 3°. Attenzione, però, anche 3° non sono una sciocchezza del tutto trascurabile su tempi lunghi. Ma, basta puntare gli occhi su Saturno, decisamente un altro gigante, e già le cose non vanno più bene: il suo asse è inclinato di ben 27° (e non è da meno nemmeno Nettuno). Beh... pensare che tutto ciò sia dovuto solo alle perturbazioni reciproche o a impatti "ad hoc" diventa più difficile da sostenere. Lasciamo perdere il fatto che vi siano angoli sempre uguali a 20-30 gradi (un nuovo mistero o forse veramente un caso), ma l'esistenza di un'inclinazione così macroscopica lascia interrogativi apparentemente inspiegabili. In realtà, lasciava, è il caso di dire.

Facciamo un passo indietro e pensiamo ancora più in grande. L'intera stabilità dell'intero Sistema Solare è stata messa in discussione da quel vero artista della meccanica celeste che è J. Laskar, il quale è riuscito a prevedere, con una certa dose di sicurezza, come il futuro della Terra e Marte sia tutto da rimettere in discussione. Piccole perturbazioni planetarie potrebbero rompere tutti gli equilibri con conseguenze distruttive (QUI  e QUI). I lavori di Laskar hanno sicuramente permesso il formarsi, in Francia, di una scuola di meccanica celeste di grande valore e in questo tipo di studi i nostri cugini spesso primeggiano, anche se con l'aiuto dei colleghi pisani, che non sono da meno, avendo avuto come maestri nientemeno che il grandissimo Bepi Colombo e Andrea Milani.

Due parole anche sulle interazioni tra la Luna e la Terra, basate essenzialmente sulla marea. Tutti sanno che questo gioco di "tira e molla" comporta un rallentamento della rotazione terrestre (il giorno si allunga) e, come reazione, un allontanamento della Luna. Quando si parla di millimetri e di micro secondi, le persone normali si mettono a ridere. Ma un sistema planetario ha tempi ben più lunghi dei nostri...

Bene, a questo punto, fatti tanti preamboli, più che necessari, passiamo al sodo...

Nel 2020, proprio un gruppo di francesi, coadiuvati da una rete di collaborazioni internazionali, ha scoperto un fatto estremamente interessante su Titano. Anch'esso, come succede per la Luna, subisce maree e tende (anche se la semplificazione è spinta al massimo) ad allontanarsi da Saturno. La cosa potrebbe far ridere nuovamente.

Luna e Terra hanno dimensioni molto più simili di quanto non succeda tra il gigante Golia-Saturno e il piccolo Davide-Titano. Eppure i calcoli più sofisticati avevano già previsto che Titano si allontanasse lentamente e che nel far ciò potesse anche contribuire, per un intricato gioco mareale, a riscaldare perfino Encelado. In tutto ciò non era nemmeno trascurabile lo schiacciamento polare di Saturno. Insomma un meccanismo raffinato, quasi perfetto, in continua evoluzione.

Tuttavia, come sempre, la teoria è una bella cosa, ma deve confrontarsi con la realtà dei fatti. In particolare, per Saturno, la realtà dei fatti era assicurata dalla sonda Cassini, che per anni e anni ha continuato a osservare e a misurare, alla faccia della privacy del signore degli anelli. Bene... le osservazioni non erano d'accordo con la teoria e si doveva accettare il fatto che l'allontanamento di Titano era caratterizzato da una rapidità ben maggiore del previsto.

Per i pianeti giganti la migrazione orbitale dei satelliti (l'allontanamento) è fondamentalmente causata da  processi dissipativi interni al pianeta e le teorie molto aleatorie create a proposito prevedevano una espansione orbitale che andava con la potenza di 11/2, il che portava a un tasso di allontanamento molto ridotto, soprattutto per la sua luna più grande, ossia Titano. Le osservazioni precise di Cassini davano invece una velocità molto più sostenuta, dell'ordine di 11 cm all'anno, cento volte maggiore del previsto.  Questo fatto, come per la Luna, comporta che all'atto della formazione di Titano la sua orbita fosse decisamente più vicina a Saturno.

Ed eccoci all'ultimo articolo a riguardo, appena uscito, nuovamente gestito in gran parte dai francesi, ma con un italiano di Pisa tra gli autori. In esso si trae una conclusione veramente rivoluzionaria, almeno nel campo della meccanica celeste: la veloce migrazione di Titano (ma anche degli altri satelliti), è la causa principale dell'inclinazione dell'asse di Saturno e il fenomeno aumenterà rapidamente col passare del tempo.

Ma c'è di più, dato che le magiche risonanze hanno dato un contributo essenziale: l'evento decisivo che ha causato una netta e rapida inclinazione dell'asse di Saturno è avvenuto nell'ultimo miliardo di anni. Prima, tutto procedeva molto lentamente e la variazione dell'asse rimaneva veramente ben poca cosa. Poi, ecco che la distanza di Titano si lega strettamente a una risonanza decisamente inaspettata e  complessa, che coinvolge addirittura l'orbita di Nettuno. Una risonanza tale da ingigantire il processo che ancora continua. Tra pochi miliardi di anni, sempre che il Sole continui a stare tranquillo, l'inclinazione potrebbe anche superare i 60 °!

Merita vedere l'animazione (Fonte: Melaine SAILLENFEST / IMCCE) che mostra l'andamento dell'asse di Saturno a partire da 4 miliardi di anni fa

Il fatto è che anche il Golia ancora più grande, Giove, subirà un processo analogo tra non molto, a causa dei suoi Davide-satelliti medicei (soprattutto Callisto) e a una risonanza con Urano. In meno di cinque  miliardi di anni Giove si inclinerà di ben 37°.

Ancora una volta, i piccoli Davide, riescono a fare "inchinare" i Grandi Golia!

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