Per anni, Saturno è sembrato fare l'impossibile: cambiare la sua velocità di rotazione, come se il gigante gassoso si stesse allenando di nascosto per le prove di velocità del pattinaggio olimpico. Questo risultato sconcertante ha lasciato gli scienziati a grattarsi la testa, presumibilmente in assenza di gravità. Ora, i ricercatori che utilizzano il James Webb Space Telescope (JWST) affermano di aver finalmente risolto il mistero, e il colpevole è, naturalmente, uno spettacolo di luci spettacolare.

Le nuove scoperte, pubblicate sul Journal of Geophysical Research: Space Physics, rivelano che l'aurora di Saturno guida un potente ciclo che coinvolge calore, venti e correnti elettriche, che può far apparire il pianeta in rotazione a velocità diverse a seconda di come lo si misura. Il rompicapo risale a decenni fa, ma ha ricevuto rinnovata attenzione dopo che la sonda Cassini della NASA, nel 2004, ha suggerito che la velocità di rotazione di Saturno stesse gradualmente cambiando – un risultato difficile da spiegare perché i pianeti non alterano semplicemente la loro velocità di rotazione su brevi scale temporali, un po' come l'opinione di tua zia sulla pizza con l'ananas.

Nel 2021, un team guidato dal professor Tom Stallard della Northumbria University ha proposto una spiegazione diversa: la rotazione di Saturno non stava effettivamente cambiando. Invece, i segnali elettrici legati all'aurora del pianeta venivano influenzati dai venti nell'alta atmosfera di Saturno, generando correnti elettriche che alteravano il segnale aurorale che gli scienziati usavano per stimare la rotazione del pianeta. Sebbene quello studio spiegasse le misurazioni fuorvianti, rimaneva una domanda importante: cosa stava guidando quei venti atmosferici?

Per indagare, Stallard e colleghi si sono rivolti al James Webb Space Telescope, osservando la regione aurorale settentrionale di Saturno ininterrottamente per un intero giorno saturniano. Il team si è concentrato sulla luce infrarossa emessa da una molecola nota come catione triidrogeno, che si forma nell'alta atmosfera di Saturno e funge da indicatore naturale della temperatura. Analizzando il suo bagliore, hanno creato le mappe più dettagliate mai prodotte delle temperature e delle densità di particelle cariche all'interno della regione aurorale di Saturno. Il miglioramento nell'accuratezza è stato drammatico: le misurazioni precedenti avevano incertezze di circa 50 gradi Celsius, ma le osservazioni del JWST erano circa dieci volte più precise, consentendo agli scienziati di identificare per la prima volta modelli localizzati di riscaldamento e raffreddamento.

I nuovi dati corrispondevano strettamente alle previsioni dei modelli computerizzati sviluppati più di un decennio fa. Tuttavia, i modelli funzionavano solo se la fonte del riscaldamento atmosferico si trovava esattamente dove le particelle aurorali più forti entrano nell'atmosfera di Saturno. I risultati indicano che l'aurora di Saturno sta facendo molto più che creare uno spettacolo di luci abbagliante – è essenzialmente una pompa di calore planetaria. L'energia depositata dall'aurora riscalda regioni specifiche dell'atmosfera, generando venti, che poi creano correnti elettriche. Quelle correnti aiutano ad alimentare l'aurora stessa, che continua a riscaldare l'atmosfera e a sostenere l'intero ciclo.

Il ricercatore capo, professor Tom Stallard, ha dichiarato: "Quello che stiamo vedendo è essenzialmente una pompa di calore planetaria. L'aurora di Saturno riscalda la sua atmosfera, l'atmosfera genera venti, i venti producono correnti che alimentano l'aurora, e così via. Il sistema si autoalimenta." Ha aggiunto che queste nuove osservazioni, rese possibili dal JWST, forniscono finalmente le prove necessarie per chiudere il cerchio su un mistero che ha sconcertato gli scienziati per decenni.

La scoperta potrebbe avere un significato che va ben oltre un singolo pianeta. I ricercatori hanno trovato prove che l'atmosfera e la magnetosfera di Saturno – la vasta regione di spazio modellata dal campo magnetico del pianeta – sono strettamente collegate, con l'attività nell'atmosfera che influenza le condizioni nella magnetosfera mentre la magnetosfera reimmette energia nell'atmosfera. Questo scambio continuo potrebbe aiutare a spiegare perché il processo rimane stabile per lunghi periodi – e, secondo i ricercatori, interazioni simili potrebbero verificarsi anche su altri pianeti. "Se le condizioni atmosferiche di un pianeta possono generare correnti che si propagano nella magnetosfera, ciò potrebbe avere implicazioni per la comprensione di come i pianeti interagiscono con il loro ambiente spaziale", ha detto Stallard.