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nuovi modelli per l'atmosfera di Tritone
pubblicazione: agosto 2005

Analizzando i dati registrati da Terra durante le occultazioni stellari del 1993 (10 luglio) e del 1995 (14 agosto) da parte di Tritone è stato possibile ricostruirne la pressione e la temperatura atmosferica. Le ricerche sono state condotte dai professori C.B. Olkin, J.L. Elliot, H.B. Hammel, A.R. Cooray, S.W. McDonald, J.A. Foust (MIT, Massachusetts); A.S. Bosh, M.W. Buie, R.L. Millis, L.H. Wasserman (Osservat. Lowell, Arizona); E.W. Dunham, L.A. Young (centro di ricerca NASA di Ames, California); R.R. Howell (Univ. del Wyoming); W.B. Hubbard, R. Hill (Univ. dell'Arizona); R.L. Marcialis (Pima Community College, Arizona); J.S. McDonald (SETI Institute); D.M. Rank, J.C. Holbrook (Univ. della California); e H.J. Reitsema (Ball Aerospace, Colorado).

Si è cosí scoperto che la pressione non varia significativamente al variare della latitudine; l'atmosfera tritoniana risulta simmetrica ad un'altezza di 50 km, entro i limiti delle incertezze sperimentali. La simmetria è però rotta alla quota di circa 20 km. Durante l'occultazione del 1995, in particolare, è stato possibile stimare la temperatura media in 47 ± 1 K e la pressione atmosferica a 50 km d'altitudine in 1.4 ± 0.1 microbar. Le cospicue divergenze rispetto al modello elaborato da Strobel, Zhu, Summers e Stevens in seguito al sorvolo della sonda Voyager del 1989 sono attribuibili alla scarsa precisione degli strumenti dell'epoca o a possibili cambiamenti stagionali nella struttura dell'atmosfera di Tritone.


Pioneer 10 in una rappresentazione artistica. (C) JAXA - Japan Space Agency.
© JAXA - Japan Space Agency.




I modelli precedenti.

La nostra conoscenza della bassa atmosfera tritoniana si basa su poche osservazioni; gli spettri misurati da Terra indicano una preponderanza di N2, CH4, CO e CO2. Fra questi, l'azoto e il metano furono direttamente rilevati dalla Voyager nel 1989, che stimò la temperatura dell'azoto in 102 ± 3 K ad una quota di circa 500 km. Furono inoltre osservate correnti ascendenti in salita dalla superficie fino ad 8 km d'altezza e nubi fino alla quota di 30 km.

Una preziosa fonte di informazioni sono inoltre state le due occultazioni dei segnali radio provenienti dalla stessa Voyager da parte dell'atmosfera tritoniana; dalla variazione di fase dei segnali radio si risale facilmente ad un grafico della rifrattività dell'atmosfera alle diverse quote, e dunque ad un grafico della sua densità, a patto che che la composizione chimica dell'atmosfera sia nota. La pressione superficiale, in base a queste considerazioni, risultò essere di 14 ± 1 microbar. Dalle ricerche successive fu dedotto un modello atmosferico in cui la temperatura scende progressivamente dai 38 K della superficie ai 37 K registrabili ad 8 km di quota, per poi risalire linearmente fino a 102 K a 600 km di quota.

Le osservazioni del 1995.

Grazie ai dati registrati nel 1995 è stato possibile ottenere nuovi riscontri per i modelli precedentemente messi a punto. Mentre fra i 30 e i 100 km di quota non sono state rilevate anisotropie rilevanti nella densità atmosferica, a circa 20 km dalla superficie i risultati sperimentali ottenuti non possono piú essere giustificati attraverso il modello simmetrico precedentemente descritto.

Si suppone inoltre che l'atmosfera di Tritone sia interessata da variazioni stagionali nell'insolazione che modificano la temperatura superficiale del satellite. Una variazione della temperatura del ghiaccio genera a sua volta un'oscillazione della pressione atmosferica, a causa della maggiore o minore formazione di vapore acqueo. Le osservazioni sono state condotte durante l'estate dell'emisfero sud di Tritone, ma sfortunatamente non si dispone di dati precedenti sufficientemente precisi - relativi alle stesse quote - con cui confrontare i risultati ottenuti. È ad ogni modo possibile notare, per quanto riguarda l'altitudine di 1400 km, una variazione (un aumento) di un fattore 2 della densità atmosferica rispetto al valore stimato dopo il passaggio della Voyager nel 1989. Tralasciando l'ipotesi di un consistente aumento di tale parametro fra il 1989 e il 1995 - comunque possibile, visto che i meccanismi che regolano l'alternarsi delle stagioni su Tritone sono ancora relativamente poco noti -, è ipotizzabile che il raggio del satellite sia leggermente maggiore di quanto stimato, oppure che il modello attuale dell'atmosfera necessiti di miglioramenti consistenti.

Un raggio di 1363 km (anzichè i 1352 misurati dalla Voyager 2) sarebbe in grado di spiegare completamente la variazione rilevata, ma si accorda difficilmente con la maggior parte delle stime delle dimensioni di Tritone eseguite a partire dal sorvolo della Voyager e per tutti i primi anni Novanta, con metodi sempre piú raffinati. Per questo motivo si può ritenere che il modello standard dell'atmosfera tritoniana diventi sempre meno accurato tanto piú ci si allontana dalla superficie del corpo celeste, laddove la pressione atmosferica raggiunge l'ordine di grandezza dei microbar.

Il fatto che anche la temperatura rilevata a 1400 km di altitudine durante l'occultazione sia considerevolmente inferiore rispetto a quella precedentemente stimata induce a ritenere che sia necessario un approfondimento della questione, attraverso l'invio di una sonda in situ o nuove osservazioni di occultazioni, cosí da dirimere definitivamente la controversia e raggiungere un modello che risponda ai dati ricavati da Terra a partire dalla metà degli anni Novanta.
 Un asteroide.

(bfb)

(C) Terminus Central, 2005.
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