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Crio-vulcanismo, dune di sabbia e atmosfera su Plutone

Plutone, il planetoide orbitante alla estrema periferia del nostro sistema solare, solleva il velo su alcuni dei suoi segreti grazie alle immagini fornite dalla sonda New Horizons (articolo precedente sul tema --> QUI).
La superficie di Plutone (credit: NASA/virginia.edu)
A quasi 6 mesi dallo storico rendez vous tra la sonda e Plutone, siamo ancora a metà strada del processo di ricezione dei dati raccolti durante il breve periodo del transito peri-orbitale. Un intervallo temporale messo in conto dai progettisti della missione, spiegabile con la "primitiva" tipologia di trasmissione dati, paragonabile alla vecchia linea a 56kbit, conseguenza sia dell'età del progetto che dei vincoli legati alla limitata energia a disposizione della sonda (basata su combustibile nucleare in quanto troppo lontana per sfruttare l'energia solare). Saranno necessari circa 16 mesi alla sonda perché riesca a trasmettere tutti i dati raccolti.
Mappa topografica in 3D
Credit:NASA/Johns Hopkins Un.
Gli ultimi pacchetti di dati ricevuti dai tecnici della NASA hanno mostrato la presenza di quelli che sembrano essere due vulcani in prossimità del polo sud di Plutone. Le immagini qui a lato mostrano due montagne circolari con una profonda depressione al centro simili ad alcuni vulcani terrestri. Una di queste, chiamata monte Piccard sfiora i 6 mila metri mentre l'altra, monte Wright, è inferiore ai 5 mila metri; dimensionalmente i monti sono altrettanto cospicui con una larghezza di circa 160 chilometri.
Date le caratteristiche del pianeta è probabile che questi rilievi siano un esempio di criovulcanismo (vulcani che non emettono lava ma ghiaccio o fiumi di gas liquido a causa del freddo), simili a quelli già identificati su Tritone e Ganimede, lune di Nettuno e Giove, rispettivamente.
"Sembrare" non implica necessariamente "essere" vulcani, ma i dati sono nondimeno suggestivi, in attesa di ulteriori conferme.
Le tracce di colate "laviche" di azoto liquido
(credit: nasaspaceflight)
A differenza di alcune lune dei pianeti giganti che sono ancora geologicamente attive a causa delle energia di frizione indotta dalla forza di marea del pianeta, le "increspature" sulla superficie di Plutone non sono spiegabili né con la presenza di un vicino gigante né con la classica tettonica. Il planetoide è infatti troppo piccolo per avere conservato un nucleo fuso; condizione questa essenziale per permettere i moti convettivi di roccia fusa nel mantello e da qui vulcanismo o la semplice formazione di rilievi. Più probabile invece che il calore interno sufficiente per creare il movimento del gas liquido sia legato al decadimento radioattivo di elementi presenti già alla nascita del pianeta 4,5 miliardi di anni fa. Secondo questa ipotesi i moti convettivi responsabili dell'attività geologica su Plutone sarebbero siti poco in profondità e causati da monossido di carbonio, metano e azoto allo stato liquido.
Una ipotesi sostanziata dal fatto che a temperature medie sulla superficie di -234 °C, questi gas scivolerebbero sulla strato di roccia (o sotto) esattamente come hanno fatto i ghiacciai sulla Terra, creando valli e canali.
La pianura ghiacciata traversata da solchi che separano le celle poligonali, risultato di un moto convettivo dell'azoto. Una qualche fonte di calore interna fa emergere l'azoto attraverso celle convettive verso la superficie, dove congela e ricade verso il basso. Il blocco scuro al centro è verosimilmente ghiaccio d'acqua sporca che galleggia sul più denso ghiaccio di azoto (credit: NASA)
Credit: astronomynow / nasaspaceflight.com
Qualunque sia l'origine del calore, i criovulcani ne sostanziano l'esistenza data l'energia necessaria per scongelare la "fanghiglia" dalle profondità del pianeta ed inviarlo sulla superficie ghiacciata. Tornando all'esempio delle lune dei pianeti giganti su cui sono stati scoperti i crio-vulcani, nel caso di Tritone è la marea gravitazionale della vicina Nettuno a "squassare" la superficie creando abbastanza calore per attrito da fare zampillare sulla superficie i gas allo stato liquido, che una volta sulla superficie ghiacciano immediatamente, generando così i caratteristici vulcani di ghiaccio.


Un'altra stranezza emersa dalle fotografie della superficie di Plutone è la presenza di quelle che appaiono essere dune di sabbia (in nero nella fotografia a lato). La stranezza nasce dalla incompatibilità tra l'attività erosiva necessaria per creare della sabbia e la sottilissima atmosfera di Plutone incapace non solo di generare venti sufficienti allo scopo ma, forse, anche di trattenere la sabbia.

Questa osservazione ci porta al terzo punto, l'atmosfera.
Credit; seti.org / nasaspaceflight.com
Le ultime immagini indicano che si estende per circa 1600 km dalla superficie, ben oltre al valore teorico di 270 km calcolabile in base alla massa. Non solo l'estensione è maggiore dell'atteso ma le immagini indicano chiaramente la presenza di più strati, indice di una certa eterogeneità (vedi figura a lato e QUI per una comparazione tra l'estensione dell'atmosfera di Plutone e della Terra).
A rendere l'osservazione ancora più curiosa il fatto che Plutone si trova nella fase dell'orbita (fortemente ellittica) che si allontana dal Sole, caratterizzata da temperatura in discesa tali da congelare la stessa atmosfera sulla superficie. Vedere quindi che l'atmosfera in questa fase "restrittiva" è addirittura più estesa di quanto previsto per le fasi "più calde dell'anno", rimette in discussione le teorie correnti.
Aggiungiamo poi l'evidenza che la pressione superficiale è nettamente inferiore di quella attesa e il materiale su cui meditare aumenta. Qui però la spiegazione è, forse, "semplice": dato che il pianeta si sta raffreddando velocemente (al momento si stima che più di metà dell'atmosfera di Plutone è già congelata) il calo della pressione ne è una ovvia conseguenza.
Per avere un quadro d'insieme dei dati in arrivo da Plutone, fate riferimento in questo blog all'articolo --> "Plutone. I dati ottenuti dalla missione New Horizons" (in aggiornamento continuo)

Fonte
- At Pluto, New Horizons Finds Geology of All Ages, Possible Ice Volcanoes, Insight into Planetary Origins
The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/news
- Per tenersi aggiornati sulle ultime novità da Plutone vi rimando al sito della NASA --> "nasaspaceflight".

 Consigli di lettura
Un manuale ricco di informazioni sui temi astronomici adatto soprattutto a chi è curioso e cerca un approccio divulgativo ma completo. Il volume qui presentato è la edizione italiana del 2011 ( link --> amazon ). La nuova e molto più ricca versione in inglese uscirà a maggio --> QUI)

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