Gli anelli

Saturno deve l'attenzione con la quale è stato scrutato nel corso dei secoli alla spettacolarità degli anelli che lo circondano. Questa struttura è la più appariscente tra quelle di questo tipo conosciute nel Sistema Solare. Composta da una miriade di anelli concentrici disposti su di uno stesso piano, ha un diametro di 270.000 km. Il sistema di anelli ha un'inclinazione di 28° rispetto all'eclittica e, poiché Saturno impiega 29,5 anni per ruotare attorno al Sole, gli anelli si mostrano alternativamente nella loro estensione massima oppure di profilo ogni 7,5 anni. Gli anelli quindi sono visibili <<in pianta>> dalla Terra Ogni 15 anni, in compagnia alternativamente dell'emisfero nord o sud di Saturno. Quando gli anelli compaiono di profilo, essi si riducono a una linea diritta e sottile per poi sparire del tutto, indicando in tal modo uno spessore valutabile a pochi chilometri. Sulla natura e sulla composizione degli anelli si sono formulate molte ipotesi. Uno degli argomenti più controversi verteva sul problema di stabilire se gli anelli fossero corpi solidi o sciami di particelle separate tra loro. La questione ha potuto essere risolta quando è stato possibile effettuare una misura della velocità dei margini esterni degli anelli stessi. Intatti, se gli anelli fossero stati dei corpi solidi essi avrebbero girato attorno a Saturno in modo simile a quanto fa una ruota rispetto al proprio asse: con una velocità lineare maggiore ai margini esterni rispetto a quelli più interni e vicini al pianeta.. Qualora invece gli anelli avessero avuto una struttura non omogenea di tipo particellare, allora, secondo le leggi di Keplero, le particelle costituenti il margine interno di ogni anello e quindi la parte della struttura più vicina a Saturno, avrebbero dovuto avere un moto più rapido di quelle poste al margine esterno. L'analisi degli spettri di Saturno e dei suoi anelli ha evidenziato come le parti esterne degli anelli si muovano con una velocità inferiore a quella delle parti più interne e come ogni sezione di ciascun anello abbia una velocità pari a quella che avrebbe un satellite del pianeta posto a quella distanza. Lo spessore degli anelli non supera i pochi chilometri.

Fino al 1969 si riteneva che gli anelli concentrici di Saturno fossero tre (indicati dall'esterno verso l'interno, con A, B, C). Gli intervalli fra un anello e l'altro, dovuti a interazioni dinamiche tra le particelle costituenti gli anelli e i satelliti di Saturno, vengono detti di Enke e di Cassini. Quest'ultimo è il maggiore e ha una larghezza di circa 4000km.

C. Guerin, un astronomo francese, individuò un ulteriore anello, chiamato O, interno al C, che, dopo un intervallo superiore a quello di Cassini, si protende fino alla superficie del pianeta. La luminosità dell'anello O è molto debole e diminuisce sempre di più avvicinandosi alla superficie di Saturno. Le sonde Voyager oltre a mettere in luce la complessità delle strutture già conosciute, ha mostrato l'esistenza di altri anelli. Uno, sottilissimo ed esterno a quelli già ben noti, è chiamato anello F ed è mantenuto nella sua anomala struttura dai già citati satelliti "pastore". Un altro,

chiamato 6, è molto più esterno ed è abbastanza prossimo all'orbita del satellite Mimante. Ha caratteristiche in qualche modo simili a quelle dell'anello F. Infine, l'anello E si estende oltre Mimante fino alle orbite di Encelado e Teti. Esso ha una bassissima densità e potrebbe avere un'origine simile a quella dell'anello di Giove, con la complicità del calore intrappolato nell'interno di Encelado e causato dalle forze mareali: cristallini di ghiaccio, in parte dovuti anche ad impatti esterni, verrebbero espulsi da Encelado e andrebbero a disperdersi formando l'anello. Ciò è in parte avvalorato dall'aumento della densità della struttura nei dintorni dell'orbita satellitaria. Generalmente le particelle che formano gli anelli sono formate da ghiaccio, ma possono avere dimensioni molto variabili. Nell'anello B, ad esempio, è probabile l'esistenza di qualche centinaio di corpi con dimensioni dell'ordine di un chilometro, distribuiti più o meno a caso. Altri anelli, come l'anello E, sono invece composti da particelle microscopiche.

Grandi differenze esistono anche tra zone diverse di una stessa struttura.

Alcuni scienziati ipotizzarono una teoria piuttosto interessante secondo la quale nella fase embrionale della nascita di Saturno, una parte del gas della nebulosa che circondava il pianeta si condensò a formare particelle separate fra di loro, che si disposero poi ad anello attorno al pianeta stesso.

Attualmente però la teoria accolta con maggiore favore ritiene che queste particelle siano i frammenti di uno o più satelliti disintegratisi per azione delle forze gravitazionali di Saturno. Secondo questa teoria, un satellite o un planetesimale si sarebbe tanto avvicinato a Saturno da cadere sotto l'influenza del suo forte campo gravitazionale. La parte del satellite più prossima al pianeta avrebbe teso a muoversi, nel suo moto di rivoluzione, più velocemente di quella esterna e quindi il satellite avrebbe collassato disintegrandosi.

Questo evento produsse lo sciame di frammenti che poi assunse la caratteristica distribuzione appiattita ad anello per effetto delle proprietà orbitali e gravitazionali di Saturno.

A complemento di questa ipotesi, alcuni modelli ipotizzano che gli anelli siano ancor oggi in una fase evolutiva e quindi si generino nuove particelle per collisione e frammentazione di particelle maggiori; altri modelli invece ritengono urti e collisioni estremamente improbabili e quindi il sistema sarebbe da ritenersi stabile

Le sonde spaziali hanno aperto nuovi problemi relativi agli anelli di Saturno, anche se hanno sciolto altri dubbi. Non è infatti ancora del tutto chiaro il meccanismo che genera e mantiene l'enorme numero di sottoanelli, di densità variabile, individuati dalle missioni Voyager, nè le relazioni del campo magnetico con le strutture a raggio ("spokes") che si diffondono in senso longitudinale.