NETTUNO

Dati rielaborati fonti Wikipedia e NASA (C)

Nettuno è l'ottavo ed ultimo pianeta del sistema solare in ordine di distanza dal Sole; fu scoperto nel 1846, e gli venne attribuito il nome dell'omonima divinità romana. Si tratta del più piccolo fra i quattro giganti gassosi del sistema solare; nonostante la sua massa sia maggiore di quella di Urano, le sue dimensioni sono leggermente inferiori. Visitato per la prima volta dalla sonda spaziale Voyager 2 nel 1989, Nettuno appare come un disco blu solcato da venti potentissimi e tempeste atmosferiche di dimensioni rilevanti; è circondato da deboli anelli e da numerosi satelliti naturali..

Cenni storici

La prima osservazione certa di Nettuno fu effettuata da Galileo Galilei il 27 dicembre 1612; egli disegnò la posizione del pianeta sulle proprie carte astronomiche, scambiandolo per una stella fissa. Per una coincidenza fortuita, in quel periodo il moto apparente di Nettuno era eccezionalmente lento, e non poteva essere individuato da Terra mediante i primitivi strumenti di Galilei.

Quando nel 1821 Alexis Bouvard pubblicò il primo studio dei parametri orbitali di Urano divenne chiaro agli astronomi che il moto del pianeta divergeva in maniera apprezzabile dalle previsioni teoriche; il fenomeno poteva essere spiegato solo teorizzando la presenza di un altro corpo di notevoli dimensioni nelle regioni piú esterne del sistema solare. Indipendentemente fra loro, il matematico inglese John Couch Adams (nel 1843) e il francese Urbain Le Verrier (nel 1846) teorizzarono con buona approssimazione posizione e massa di questo presunto nuovo pianeta. Mentre le ricerche di Adams vennero trascurate dall'astronomo britannico George Airy, cui egli si era rivolto per sottolineare la necessità di ricercare il nuovo pianeta nella posizione trovata, quelle di Verrier vennero applicate da due astronomi dell'Osservatorio di Berlino, Johann Gottfried Galle e Heinrich d'Arrest: dopo meno di mezz'ora dall'inizio delle ricerche, il 23 settembre 1846, i due individuarono il pianeta, a meno di un grado dalla posizione prevista. All'epoca, indipendentemente da Adams, anche Urbain Le Verrier aveva ormai calcolato i presunti parametri orbitali del nuovo pianeta.

Complice la sua grande distanza, le conoscenze su Nettuno rimasero frammentarie almeno fino alla metà del Novecento, quando Gerard Kuiper scoprí la sua seconda luna, Nereide (Tritone era stata individuata da William Lassell già pochi mesi dopo la scoperta del pianeta). Negli anni settanta e ottanta si accumularono indizi sulla probabile presenza di anelli, o archi di anelli.

Nell'agosto 1989 le conoscenze ricevettero una enorme spinta in avanti dalla visita a Nettuno della prima sonda automatica inviata ad esplorare i dintorni del pianeta, la Voyager II. La sonda individuò importanti dettagli dell'atmosfera del pianeta, confermò l'esistenza di ben cinque anelli ed individuò nuovi satelliti oltre a quelli già scoperti da terra.

Osservazione da Terra

Nettuno è invisibile ad occhio nudo da Terra; la sua magnitudine apparente, sempre compresa fra la 7,7 e la 8,0, necessita almeno di un binocolo per permettere l'individuazione del pianeta. Al telescopio Nettuno appare come un piccolo disco blu-verdastro, simile ad Urano; il colore è dovuto alla presenza di metano nell'atmosfera nettuniana, in ragione del 2%.

Con una massa pari a circa 17 volte quella terrestre ed una densità media di 1,64 volte quella dell'acqua, Nettuno è il più piccolo e più denso fra i pianeti giganti del sistema solare. Il suo raggio equatoriale, ponendo lo zero altimetrico alla quota in cui la pressione atmosferica vale 1000 hPa, è di 24 764 km.

Le dimensioni di Nettuno sono leggermente inferiori rispetto a quelle di Urano (il cui raggio medio è pari a circa 25 600 km), ma la sua massa è maggiore.

Mentre il campo magnetico del pianeta ruota attorno all'asse in 16,11 ore, le nubi equatoriali compiono una rotazione in circa 19,2 ore; è questo un caso di rotazione differenziale.

Atmosfera

L'atmosfera nettuniana appare tipicamente azzurra, ma meno uniforme rispetto a quella di Urano. All'altezza dell'equatore è possibile osservare fasce e bande parallele che la attraversano; all'epoca del sorvolo da parte della Voyager 2 era inoltre presente una prominente formazione estemporanea, battezzata Grande Macchia Scura, dall'estensione pari a circa 10 000 km. Negli anni 1990 successive osservazioni effettuate mediante il telescopio Hubble hanno messo in luce la scomparsa della macchia.

Sebbene le componenti principali dell'atmosfera siano di gran lunga l'idrogeno e l'elio, è il metano (presente in ragione del 2%) a regolarne i fenomeni meteorologici. Le molecole di metano dell'alta atmosfera si scindono infatti in idrocarburi, quali l'etano e l'acetilene, per effetto dell'irraggiamento solare (900 volte meno intenso di quello rilevato sulla Terra). Anche le nubi bianche osservate dalla sonda Voyager 2 nel 1989 sono probabilmente composte di cristalli di metano ghiacciato.

Il metano che compone l'atmosfera è anche responsabile dell'assorbimento della luce rossa, dando al pianeta la sua caratteristica colorazione verde-azzurra, tanto che il pianeta è soprannominato il "pianeta blu".

L'atmosfera nettuniana è sede di violenti fenomeni atmosferici; i venti sono i più potenti conosciuti nel Sistema Solare, arrivando a 700 km/h. L'energia necessaria per sostenerli non può essere fornita dal Sole, troppo lontano, ma è invece generata all'interno del pianeta. La temperatura al livello topografico di riferimento (definito come la quota alla quale la pressione atmosferica vale 1000 hPa) è di circa 70K (-200 °C), ma aumenta più si scende in profondità; questo implica la presenza di una fonte di calore interna, probabilmente responsabile anche della complessità delle formazioni atmosferiche di Nettuno in confronto a quelle di Urano.

La temperatura al livello topografico di riferimento (definito come la quota alla quale la pressione atmosferica vale 1000 hPa) è pari a circa 70 K (-200 °C), ma cresce all'aumentare della profondità; questo dimostra la presenza di una qualche fonte di calore interna, probabilmente responsabile anche della complessità delle formazioni atmosferiche di Nettuno in confronto a quelle di Urano.

Per contro, dopo una breve pausa la temperatura atmosferica riprende a crescere anche all'aumentare dell'altitudine, raggiungendo i 130 K a 250 km di altezza rispetto al livello del precedente massimo termico.

L'atmosfera di Nettuno si divide in due strati principali: il primo, situato a -40 km rispetto alla quota ove la pressione vale 1000 hPa, è caratterizzato da temperature nell'ordine dei 130 K e pressioni prossime alle 3 atmosfere; è interessato dalla presenza di nubi di ammoniaca e solfuro di idrogeno.

Il secondo strato dell'atmosfera, situato al livello topografico di riferimento, si compone principalmente di metano. Nella parte superiore dell'atmosfera sono presenti nebbie di idrocarburi derivanti dalla dissociazione del metano.

Similmente all'atmosfera di Giove e di Saturno, anche quella di Nettuno presenta prominenti formazioni meteorologiche dall'aspetto simile a grandi macchie. La più pronunciata è certamente la Grande Macchia Scura, osservata dalla Voyager 2 nel 1989 ma assente nelle successive osservazioni del 1994 effettuate mediante il telescopio spaziale Hubble. Si trattava di una struttura per certi versi analoga al buco nell'ozono terrestre, piuttosto che di una tempesta.

Pochi mesi dopo le prime osservazioni di Hubble, successive fotografie di Nettuno hanno rivelato la presenza di una nuova Macchia Scura, stavolta nell'emisfero boreale del pianeta.

Sono altresì presenti vere e proprie nubi atmosferiche, come il cosiddetto Scooter; si ritiene che esse abbiano origine da macchie calde e relativamente profonde, che provocano correnti ascendenti di solfuro di idrogeno in grado di penetrare attraverso le nubi di metano.

Confrontando le osservazioni di Nettuno effettuate fra il 1996 ed il 2002 è stato possibile individuare un discreto aumento dell'albedo complessiva del pianeta (nell'ordine del 5-10%); il fenomeno è in realtà legato ad un aumento sensibile di riflettività limitato ad alcune bande ristrette, che in alcuni casi può arrivare al +100%. Tale variazione è con tutta probabilità collegata al ciclo delle stagioni.

Il ciclo stagionale su Nettuno è circa 165 volte più lento che sulla Terra, e la massima variazione nella quantità di luce solare incidente è oltre 900 volte più piccola del corrispondente valore terrestre; ciononostante, un semplice modello basato sulle variazioni stagionali di energia incidente è sufficiente a giustificare le forti variazioni di albedo registrate sperimentalmente. A causa dell'intervallo di tempo necessario perché gli strati superficiali del pianeta raggiungano l'equilibrio termico, Nettuno raggiunge la sua massima luminosità circa quindici anni dopo ogni solstizio; si prevede che il prossimo valore massimo di albedo verrà raggiunto entro il 2025.

Struttura interna

La struttura interna del pianeta ricorda da vicino quella di Urano.

Nettuno appare dotato di uno strato superficiale composto di idrogeno, elio ed ammoniaca, situato appena al di sotto del livello delle nubi; più in profondità, fino a circa 8000 km dalla superficie visibile del pianeta, ha inizio il mantello, composto da ghiaccio d'acqua, ammoniaca e metano. Apparentemente il mantello è anche sede del campo magnetico di Nettuno.

Al di sotto del mantello si trova un inviluppo di idrogeno molecolare ed elio; la temperatura della regione raggiunge i 2500 K, e la pressione sfiora le 200 000 atmosfere. Il nucleo del pianeta, dal raggio pari a circa 7500 km, è infine ricco di ferro ed altri materiali rocciosi; la sua temperatura supera addirittura quella della fotosfera solare, attestandosi attorno ai 6500-7000 K.

Nel corso del fly-by di Nettuno del 1989 da parte della sonda Voyager 2 fu possibile, per la prima volta, realizzare un modello della struttura interna del pianeta azzurro, che ricorda da vicino quella di Urano.

Satelliti naturali

Nettuno possiede tredici satelliti naturali conosciuti, il maggiore dei quali è Tritone; gli altri satelliti principali sono Nereide, Proteo e Larissa.

Tritone è l'unico satellite di Nettuno che possiede una forma ellissoidale; fu individuato per la prima volta dall'astronomo William Lassell appena 17 giorni dopo la scoperta del pianeta madre. Orbita in direzione retrograda rispetto a Nettuno, a differenza di tutti gli altri satelliti principali del sistema solare; è in rotazione sincrona con Nettuno e la sua orbita è in decadimento costante.

Il satellite più interessante, a parte Tritone, è Nereide, la cui orbita è fra le più eccentriche dell'intero sistema solare.

Fra il luglio ed il settembre 1989 la sonda statunitense Voyager 2 ha individuato sei nuovi satelliti, fra i quali spicca Proteo, le cui dimensioni sarebbero quasi sufficienti a conferirgli una forma sferoidale; è il secondo satellite del sistema di Nettuno, pur con una massa pari ad appena lo 0,25% di quella di Tritone.

Una nuova serie di scoperte è stata annunciata nel 2004; si tratta di satelliti minori e fortemente irregolari.

Cronologia delle scoperte

1846 - William Lassell scopre Tritone, diciassette giorni dopo aver individuato per la prima volta Nettuno.

1949 - L'astronomo Gerard Kuiper individua Nereide da Terra.

1981 - Nel corso di un'occultazione stellare viene individuato, da Terra, il terzo satellite di Nettuno in ordine di scoperta, Larissa.

1989 - L'analisi delle immagini riprese dal Voyager 2 porta alla scoperta di Naiade, Despina, Talassa, Galatea e Proteo, portando il totale dei satelliti nettuniani conosciuti ad otto.

2002 - Vengono scoperti quattro satelliti minori di Nettuno: Neso, Alimede, Laomedea e Sao.

2003 - Viene individuata Psamate.

Nome		Diametro medio	Massa	Raggio orbitale medio	Periodo orbitale	Scoperta
Nettuno III	Naiade	58 km	~0,19×10^18 kg	48 227 km	0,294 giorni	1989
Nettuno IV	Talassa	80 km	~0,37×10^18 kg	50 075 km	0,311 giorni	1989
Nettuno V	Despina	148 km	~2,10×10^18 kg	52 526 km	0,335 giorni	1989
Nettuno VI	Galatea	158 km	~3,70×10^18 kg	61 593 km	0,429 giorni	1989
Nettuno VII	Larissa	208×178 km	~4,90×10^18 kg	73 548 km	0,555 giorni	1981
Nettuno VIII	Proteo	436×416×402 km	~50×10^18 kg	117 647 km	1,122 giorni	1989
Nettuno I	Tritone	2700 km	21,4×10^21 kg	354 800 km	-5,877 giorni	1846
Nettuno II	Nereide	340 km	~31×10^18 kg	5 513 400 km	0,99 anni	1949
Nettuno IX	Alimede	60 km	~0,09×10^18 kg	15 728 000 km	-5,15 anni	2002
Nettuno XI	Sao	38 km	~0,09×10^18 kg	22 422 000 km	7,98 anni	2002
Nettuno XII	Laomedea	38 km	~0,09×10^18 kg	23 571 000 km	8,67 anni	2002
Nettuno X	Psamate	28 km	~0,015×10^18 kg	46 695 000 km	-24,96 anni	2003
Nettuno XIII	Neso	60 km	~0,09×10^18 kg	48 387 000 km	-25,67 anni	2002

Anelli

Nettuno possiede un debole sistema di anelli planetari, la cui composizione è tuttora ignota. La loro struttura sembra irregolare, forse a causa delle interazioni gravitazionali con i satelliti del pianeta. Gli anelli furono scoperti dalla sonda Voyager 2 nel 1989.

L'anello principale, Adams, è costituito da tre archi di anello principali. L'esistenza di simili strutture non è stata ancora pienamente giustificata; normalmente ci si aspetterebbe una distribuzione uniforme di polveri e piccoli corpi ghiacciati sull'intera orbita attorno al pianeta. Alcuni ritengono che l'attrazione gravitazionale di Galatea possa essere alla base delle irregolarità osservate.

Gli obiettivi del Voyager 2 catturarono le immagini di diversi altri anelli, fra cui spiccano l'anello Le Verrier ed il tenue anello Galle.

Osservazioni condotte da Terra nel 2005 hanno portato ad ipotizzare che il sistema di anelli di Nettuno sia estremamente instabile; appare che l'anello Liberté potrebbe scomparire entro la fine del XXI secolo.

Esplorazione di Nettuno

L'unica sonda spaziale ad aver visitato Nettuno è stata la Voyager 2, nel 1989; con un sorvolo ravvicinato del pianeta la Voyager ha permesso di individuarne le principali formazioni atmosferiche, alcuni anelli e numerosi satelliti. Il 25 agosto 1989 la sonda ha sorvolato il polo nord di Nettuno ad una quota di 4950 km, per poi dirigersi verso Tritone, il satellite maggiore, raggiungendo una distanza minima di circa 40 000 km.

Dopo le ultime misure scientifiche, condotte durante la fase di allontanamento dal gigante gassoso, il 2 ottobre 1989 tutti gli strumenti della sonda sono stati spenti, lasciando in funzione solamente lo spettrometro ultravioletto. Voyager 2 iniziava così una lunga marcia verso lo spazio interstellare, alla velocità di 470 milioni di km all'anno; l'inclinazione della sua traiettoria rispetto all'eclittica è di circa 48°. Si ritiene che, al ritmo attuale, Voyager 2 raggiungerà il sistema di Sirio nell'anno 358 000.

Per captare i debolissimi segnali della sonda fu necessario migliorare grandemente le tecniche di ricezione dei dati ed allestire rapidamente nuove antenne per implementare il Deep Space Network; grazie a tutti questi accorgimenti fu possibile ricevere i segnali di Voyager 2 esattamente alla stessa velocità con cui era stato possibile farlo in occasione del sorvolo di Urano, oltre tre anni e mezzo prima.