Le nuove mappe di Plutone dall’Hubble

Ecco la mappa più dettagliata ad oggi dell’intera superficie del pianeta nano Plutone, ricostruita con foto scattate dall’HST tra il 2002 ed il 2003. Il disco centrale (180°) presenta una chiazza luminosa alquanto misteriosa, formata da una quantità anomala di ghiaccio di monossido di carbonio. Plutone è così piccolo e distante che tentare di riconoscere dei particolari superficiali equivale a cercare di vedere i dettagli di un pallone da calcio alla distanza di circa 60km!

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La NASA in questi giorni ha pubblicato le immagini più dettagliate (a fianco) mai riprese del lontanissimo pianeta nano Plutone: grazie all’HST possiamo vedere un mondo ghiacciato, screziato con macchie color melassa, che sta subendo dei cambi stagionali nel colore e luminosità della sua superficie.

Plutone è diventato nettamente più rosso, con il suo emisfero settentrionale sempre più brillante: questi cambiamenti sono probabilmente dovuti allo scioglimento di ghiacci superficiali del polo illuminato dal Sole e della conseguente nuova formazione degli stessi nel polo opposto, ora che il pianeta nano è entrato in una nuova fase del suo ciclo stagionale che dura ben 248 anni. Questo cambiamento drammatico di colore è avvenuto nel lasso di tempo tra il 2000 ed il 2002.

Proprio queste immagini rimarranno le migliori in assoluto, fino a che la sonda della NASA New Horizons non arriverà a sei mesi dal massimo avvicinamento a Plutone: queste foto sono di fondamentale importanza per poter scegliere la parte migliore di Plutone da fotografare nel corso del passaggio ravvicinato che si avrà nel 2015.

Plutone di solito è uno degli obiettivi preferiti nelle osservazioni, ma è anche il più difficile da osservare nel dettaglio a causa della sua piccolezza ed estrema lontananza: l’HST risolve variazioni superficiali larghe più di 200km, troppo per consentire un’analisi geologica della superficie. Ma grazie alla colorazione ed alla luminosità del terreno l’HST ha rivelato un modo molto complesso, maculato, composto da terreni bianchi, arancione scuro e color carbone. La colorazione globale del pianeta si pensa sia il risultato di radiazione ultravioletta proveniente dal lontanissimo Sole che spezza il metano presente sulla superficie, lasciando dei residui scuri e rossi ricchi di carbone.

Ma quando hanno comparato le foto prese dall’HST nel 1994 con queste ultime prese tra il 2002 ed il 2003, gli astronomi hanno scoperto che la regione polare Settentrionale era diventata più chiara, mentre viceversa risultava più scura la regione Meridionale. Queste mutazioni superficiali testimoniano la presenza di un complicato processo che ha luogo sulla superficie visibile di Plutone e questi nuovi dati verranno utilizzati in studi futuri.

La foto superiore è stata realizzata nel 1994 dalla FOC (Faint Object Camera) dell’ESA, mentre la foto inferiore era stata realizzata nel 2002-2003 per mezzo dell’Advanced Camera for Surveys. La banda scura nella parte $inferiore$ delle due foto rappresenta la zona che è rimasta nascosta perchè non direttamente in vista.

Le immagini stanno consentendo agli astronomi planetari di interpretare meglio più di trent’anni di osservazioni da parte di telescopi in tutto il mondo: a tal proposito il ricercatore Marc Buie, del Southwest Institute di Boulder in Colorado, dice “Le osservazioni dell’HST sono la chiave per connettere ed interpretare tutti questi vincoli su Plutone, causati da cambiamenti climatici stagionali della superficie, che a loro volta aprono la strada a nuovi studi”.

Queste foto dell’HST sottolineano la certezza che Plutone non è una palla di ghiaccio e roccia, ma bensì è un mondo dinamico che sottosta a drammatici cambiamenti climatici, originati da cambiamenti stagionali a loro vlta causati sia dall’orbita ellittica di Plutone di 248 giorni, sia dall’inclinazione del suo asse: sappiamo invece che la Terra presenta cambiamenti stagionali causati solo e grazie all’inclinazione del suo asse di rotazione, ma non dall’eccentricità della sua orbita.

Viceversa su Plutone i cambiamenti stagionali sono fortemente asimmetrici a causa dell’orbita molto eccentrica (dunque schiacciata) del pianeta nano. Le transizioni tra la primavera e l’estate al Polo avvengono rapidamente nell’emisfero settentrionale proprio per il fatto che Plutone si muove più velocemente, che non quando è più vicino al Sole.

Osservazioni compiute da Terra negli anni che vanno dal 1988 al 2002 dimostrano che la massa atmosferica è raddoppiata in quel periodo di tempo, siuramente a causa del riscaldamento che ha sciolto il ghiaccio d’azoto. Le immagini dell’HST del 2002/2003 stanno dando agli astronomi parecchi indizi su come cambino le stagioni e di quale sarà il destino dell’atmosfera nel tempo.

Queste immagini sono perciò veramente utili nella pianificazione dei dettagli del sorvolo di Plutone del 2015, allorché la New Horizons passerà così velocemente dalle parti del pianeta nano, che solo un emisfero potrà essere fotografato con il maggior dettaglio mai ottenuto.

Proprio la macchia bianca scoperta recentemente sarà sicuramente uno degli obiettivi da ritrarre per la New Horizons dal momento che questa macchia, afferma Buie, “lascia perplesso chiunque studi queste foto! La New Horizon ritrarrà da vicino i confini tra questa zona bianca e le sue vicinanze, che sono ricoperte di materiale nero come il carbone”.

Buie inoltre dice che “queste imagini serviranno anche agli scienziati della New Horizons per calcolare il tempo di esposizione ottimale per ogni istantanea di Plutone, di fondamentale importanza per avere i migliori dettagli possibili della superficie”. Tutto questo perché non ci saranno possibilità di correggere le esposizioni effettuate e dunque è indispensabile creare un modello della superficie per evitare foto sia sotto che sovraesponte. Le immagini dell’HST sono grandi pochi pixel, ma con una tecnica chiamata dithering si combinano più immagini con un apposito software di Image Processing per creare così un’immagine finale più ricca di particolari che non una singola foto. Buie afferma che “ci sono voluti 4 anni e ben 20 computer attivi giorno e notte simultaeamente per ottenere questi risultati”, grazie ad una serie di algoritmi software da lui sviluppati con lo scopo di migliorare le immagini dell’HST.

I risultati di questa ricerca appariranno nel bollettino di marzo 2010 dell’Astronomical Journal: a questa ricerca hanno partecipato, oltre a Buie, anche William Grundy, dell’osservatorio Lowell di Flagstaff ed Eliot Young, Leslie Young ed Alan Stern, tutti del Southwest Research Institute di Boulder, Colorado.

Buie conta infine di poter utilizzare la nuova Wide Field Camera n.3 dell’HST per compiere ulteriori osservazioni su Plutone, prima che da quelle parti arrivi la New Horizons.