Scoperte Olimpiadi Spaziali

Nuotando tra le lune

Olimpiadi spaziali headerCome sarebbe nuotare su Titano, o tuffarsi su Encelado, due dei più famosi satelliti di Saturno?

Tra le discipline sportive che ci piacerebbe praticare nello spazio, non poteva di certo mancare il nuoto! L’acqua infatti è presente praticamente ovunque nel Sistema Solare, anche se è molto raro trovarla allo stato liquido, e non mancano bacini “esotici” formati da altre molecole.

Nel metano di Titano

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La luna di Saturno, Titano, con il pianeta gigante e i suoi anelli sullo sfondo. Crediti: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Come sarebbe farsi una bella nuotata (alla Montalbano, per capirci) su Titano, la più grande luna di Saturno?
Nelle regioni polari di questo corpo, grande circa una volta e mezzo la Luna, si trovano infatti dei grandi laghi. Il Kraken Mare, per esempio, raggiunge i 500.000 chilometri quadrati di superficie, ben più grande del Mar Caspio, che con i suoi 371.000 chilometri quadrati è il più grande lago sulla Terra. Nel complesso, tutte le zone liquide mappate intorno al polo nord di Titano coprono un’area di quasi 700.000 chilometri quadrati. Non si tratta di laghi d’acqua però: sono formati da idrocarburi liquidi, in particolare metano.
Sulla Terra il metano si presenta sotto forma di gas, ma quando, a pressione ambiente, la temperatura scende sotto i -162 °C, il metano diventa liquido. Questo vuol dire che per farsi una nuotata dentro uno dei laghi di Titano è meglio dotarsi di una muta piuttosto spessa: la temperatura presente sul satellite di Saturno è intorno ai -180°.

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Sun Yang e Gregorio Paltrinieri ai Campionati mondiali di nuoto di Kazan, 2015 – via commons

Se invece volessimo tuffarci, dovremmo tenere conto della debole attrazione gravitazionale esercitata da Titano, pari a un settimo di quella terrestre. Ciò vuol dire che se tu sulla Terra pesassi 70 kg, salendo su una bilancia su Titano l’indicatore dello strumento segnerebbe appena 10 kg (anche se la tua massa non cambierebbe affatto). Proprio a causa di questa gravità inferiore, un tuffo da un ipotetico trampolino costruito su uno di questi laghi durerebbe quasi il triplo del tempo(1)Nota matematica: il tempo di caduta di un oggetto è dato dalla formula \(\sqrt{\frac{h}{2g}}\), con \(h\) altezza di caduta, \(g\) attrazione gravitazionale. Se confrontiamo il tempo di caduta calcolato con la gravità su Titano e il tempo di caduta sulla Terra (ovvero ne calcoliamo il rapporto), otteniamo che il tempo di caduta su Titano è maggiore rispetto a quello terrestre per un fattore \(\sqrt{7} = 2.65\). rispetto a un tuffo terrestre. Questo permetterebbe a una tuffatrice esperta come Tania Cagnotto di realizzare molti più volteggi complessi durante il tuffo stesso, ma poi l’incontro con il metano liquido porterebbe un altro problema, oltre quello delle basse temperature: il metano e l’etano liquidi che si trovano nei laghi di Titano hanno una densità inferiore a quella dell’acqua, circa la metà e questo vuol dire che Tania andrebbe subito a fondo.
Nell’acqua infatti è facile nuotare, perché la sua densità è simile a quella del nostro corpo, pertanto il tuo peso – quando per esempio sguazzi in una piscina – è mantenuto in equilibrio dalla spinta idrostatica che l’acqua stessa esercita su di te. Nei laghi di Titano invece, il tuo corpo sarebbe ben più denso (circa il doppio) del liquido in cui ti tuffi, o nuoti, e quindi la spinta idrostatica non sarebbe sufficiente a equilibrare il tuo peso, che ti trascinerebbe implacabilmente verso il fondo, proprio come accade a un sasso lanciato nell’acqua.

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Tania Cagnotto durante i campionati del mondo di Roma 2009 – via commons

Tuffi di luna in luna

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Encelado, luna ghiacciata di Saturno. In blu si notano le tiger stripes – via commons
Un posto più indicato per organizzare una gara di tuffi spaziale lo possiamo trovare su un’altra famosa luna di Saturno: Encelado. Qui, infatti, troviamo un oceano costituito di acqua liquida!
La sua estensione è pari a solo un centesimo del nostro Oceano Indiano, ma è mediamente più profondo: dai 10 ai 30 km – per renderti conto, considera che la fossa delle Marianne, sfiora appena gli 11 km di profondità. Ha, però, una particolarità molto interessante, anche se forse, scomoda: è un oceano sotterraneo, proprio come quello di Europa, una delle lune più grandi di Giove.
Perché allora organizzare una gara di tuffi proprio su Encelado? Semplice! Perché al polo sud di questa luna trovi le tiger stripes, o strisce di tigre, dato che il loro aspetto agli astronomi ricorda vagamente il mantello del noto felino. Sono vere e proprie fratture della crosta ghiacciata di Encelado dalle quali fuoriescono i geyser che mettono a contatto l’oceano sotterraneo con lo spazio! Un unicum (se non consideriamo la Terra) nel nostro Sistema Solare, ancora tutto da esplorare!
Anche qui, però, alla nostra campionessa Tania Cagnotto servirebbe una muta davvero “speciale”, come probabilmente ancora non se ne vedono molte in giro. Dovrebbe infatti proteggerla sia dalla temperatura superficiale media di Encelado, che si aggira attorno ai -200 °C, ma anche dai geyser bollenti con cui potrebbe venire in contatto una volta entrata in acqua. Cosa che richiede un materiale che, probabilmente, non abbiamo ancora inventato!

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I pennacchi che sembrano emanare dalla zona delle “tiger stripes” vicino al polo sud di Encelado. Crediti: NASA/JPL/Space Science Institute

Anche il suo tuffo sarebbe particolarmente lento, ancora di più di quello su Titano. I tempi saranno circa dieci volte superiori a quelli cui siamo abituati dalle nostre parti, a causa della debolissima gravità presente su questa piccola luna (circa l’1% di quella terrestre) e nonostante la ridottissima resistenza dell’atmosfera – quasi assente – costituita per lo più da vapore acqueo e rigenerata continuamente, proprio a causa della presenza di geyser e vulcani di ghiaccio. Certo, questo permetterebbe ai tuffatori di realizzare diversi “giri della morte”, ma per lo spettatore ci vorrebbe dunque tutta la pazienza del mondo, per assistere a una gara con molti tuffi!

Note

Note
1 Nota matematica: il tempo di caduta di un oggetto è dato dalla formula \(\sqrt{\frac{h}{2g}}\), con \(h\) altezza di caduta, \(g\) attrazione gravitazionale. Se confrontiamo il tempo di caduta calcolato con la gravità su Titano e il tempo di caduta sulla Terra (ovvero ne calcoliamo il rapporto), otteniamo che il tempo di caduta su Titano è maggiore rispetto a quello terrestre per un fattore \(\sqrt{7} = 2.65\).

Scritto da

Livia Giacomini Livia Giacomini

Direttore di EduINAF, il magazine di didattica e divulgazione dell'Istituto Nazionale di Astrofisica.

Marco Castellani Marco Castellani

Ricercatore presso l'Osservatorio Astronomico di Roma. Si interessa di popolazioni stellari ed è nel team scientifico del satellite GAIA di ESA. Divulgatore e scrittore per passione, gestisce da anni il blog divulgativo GruppoLocale.it e coordina il progetto Altrascienza.it.

Claudia Mignone Claudia Mignone

Astrofisica e comunicatrice scientifica, tecnologa all'Istituto Nazionale di Astrofisica.

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