Milano, 7/10/2010

Un triangolo al Polo Nord di Saturno?

Riccardo Manzotti, Riccardo.manzotti@iulm.it

In una sequenza di immagini all’infrarosso fornite dalla sonda Cassini nel 2006 sembrano presenti strutture lineari oltre al famoso esagono. Sebbene la qualità delle immagini sia relativamente bassa, una serie di elaborazioni standard permettono di evidenziare con maggiore chiarezza queste strutture. I risultati incoraggerebbero ulteriori ricerche

Sono ben noti i rischi di tentare di vedere figure strane in immagini a bassa risoluzione provenienti dallo spazio sin dai tempi delle famose osservazioni di Schiaparelli circa i fantomatici canali su Marte (Lowell 1896; Zahnle 2001). Tuttavia non c’è niente di male se si cerca di analizzare, con mille cautele, i dati che provengono dalle sonde spaziali. In sintesi, il dubbio è che nelle immagini provenienti da Saturno si possano vedere delle configurazioni (su cui non si fa nessuna ipotesi) rettilinee disposte approssimativamente a triangolo in corrispondenza del polo Nord di Saturno. Se la cosa potesse essere confermata, sarebbe sicuramente qualcosa che richiederebbe una spiegazione.

Procediamo con ordine. Il punto di partenza è una serie di immagini a infrarossi ottenute della sonda Cassini nel suo passaggio vicino al polo Nord di Saturno il 10 novembre del 2006 (Mitchell 2008). Le immagini sono in bianco e nero e hanno 384x384 punti. Analizzandole però sembrano un sovracampionamento di immagini native di soli 64x64 punti. La sequenza è pubblicamente disponibile e scaricabile su http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA09187. Come riportato dalla NASA, si tratta di immagini prese a una distanza di 1,03 milioni di Km al di sopra dello strato più superficiale delle nuvole di Saturno (Per maggiori informazioni sulla sonda Cassini-Huygens si può consultare il sito http://saturn.jpl.nasa.gov. La pagina dello spettrometro si trova a http://wwwvims.lpl.arizona.edu.). La sequenza riprende il movimento di rotazione notturno del polo Nord del pianeta con gli anelli ed è stata ottenuta utilizzando lo spettrometro a infrarossi a 5 micron a bordo della sonda (Mitchell 2008). I punti più chiari corrispondono a zone a maggiore energia mentre le aree scure corrispondono o a nuvole o a regioni meno attive nell’infrarosso. Secondo la NASA, le nuvole più profonde si troverebbero a 75 chilometri sotto lo strato più superficiale di Saturno (quello strato di ammoniaca che si vede nelle foto normali). La ripresa all’infrarosso, quindi, mostrerebbe quello che si trova sotto la superficie nuvolosa.

 

Figura 1 Una delle immagini originali della sonda Cassini riportata contro la posizione stimata del globo del pianeta.

Guardando queste riprese si vede subito la struttura più evidente, il famoso esagono di nuvole (presente anche nelle foto normali) che è già stato evidenziato a più riprese (Godfrey 1988; Alison, Godfrey et al. 1990; Godfrey 1990a). L’esagono è una struttura stabile nelle nuvole di Saturno rilevata fin dai primi passaggi delle sonde Voyager nel 1988. Sulla sua esistenza sono state avanzate numerose teorie basate sulla formazione di correnti cicliche che creano questo curioso andamento forse per effetto della differenza di velocità angolare tra la rotazione del sottostante nucleo roccioso e gli strati superficiali di nuvole (Allison, Godfrey et al. 1990; Barbosa and Read 2011). Per quanto l’esagono sia strano, abbiamo il dubbio che vi sia qualcosa di ancora più strano.

Per riuscire a ricavare il più possibile dalle immagini ottenute dalla sonda si sono fatte una serie di elaborazioni. Tutti gli algoritmi utilizzati sono elaborazioni standard e non dovrebbero introdurre artefatti. Il primo passo è stato correggere l’aberrazione prospettica dovuta alla posizione inclinata della sonda. In questo modo le immagini ottenute mostrano il polo nord come se la sonda si fosse trovata esattamente sulla verticale del polo nord (e dell’esagono).

Il secondo passo è stato tenere conto della rotazione del pianeta (Godfrey 1990b; Stevenson 2006). Infatti le 38 immagini sono state acquisite durante un periodo pari a circa un’ora durante il quale il pianeta ha ruotato su se stesso. Per evidenziare strutture solidali con l’esagono abbiamo controruotato le immagini come se la sonda stesse ruotando. Si è stimato che, durante l’ora di riprese, l’esagono abbia ruotato di circa 28°. A questo punto disponiamo di 38 immagini stabilizzate e deprospettivizzate nelle quali l’esagono è relativamente stabili ed è così possibile distinguere evidenziare l’esistenza di altre strutture stabili con l’esagono (Figura 2).

       
       
       
 

Figura 2 Prima riga: le immagini acquisite dalla sonda Cassini (rispettivamente i frame 1, 12, 24, 36). Seconda riga: dopo la correzione prospettica. Terza riga: le immagini stabilizzate rispetto alla rotazione.

Sovrapponendo le 38 immagini così stabilizzate rispetto alla rotazione si evidenziano alcuni fatti interessanti: le immagini sembrano il risultato della sovrapposizione di due livelli, uno più profondo e uno più superficiale. Quello più superficiale corrisponde alle nuvole degli strati più alti del pianeta in moto rotatorio rispetto alle strutture più profonde.

La cosa più interessante, però, è che, oltre all’esagono, si intravvedono altre strutture tendenzialmente geometriche e rettilineari (Figura 3). L’esagono sembra essere solidale con le strutture più profonde (Figura 3). Tutto si può vedere bene con maggior chiarezza in un video ottenuto ponendo le immagini in sequenza (Figura 4)

Figura 3 A sinistra una immagine ottenuta sovrapponendo e mediando le immagini normalizzate. A destra, le strutture percepibili. In rosso, l’esagono. In azzurro, rette disposte approssimativamente a triangolo. In verde altri segmenti (in particolare il triangolo rettangolo sulla sinistra).

Queste strutture non sono visibili nelle foto normali in alta risoluzione  riprese dalla sonda (PIA09188, PIA10568, PIA10583, PIA10486, PIA10486, PIA10449), questo fatto non è sorprendente in quanto tali immagini mostrano solo lo strato più superficiale delle nubi di Saturno mentre queste strutture sembrerebbero più profonde. In altre immagini all’infrarosso, le stesse configurazioni non sono evidenti o sembrano essere assenti (PIA09188, PIA11215 analizzate da Baines, Momary et al. 2009) anche se potrebbero essere presenti in altre immagini.  (PIA09185, PIA09186).

Le strutture rettilineari sono particolarmente evidenti se si sommano tutte le immagini e si procede con vari filtri in modo da evidenziare la frequenza spaziale opportuna (Figura 4). Osservando il video risultante dei 38 frame si può avere una percezione qualitativa delle strutture ancora più forte (Figura 5).

 

       
 

Figura 4 quattro immagini ottenute filtrando le immagini originali in modi diversi utilizzando il programma astronomico Registax. A sinistra in alto, le immagini originali sono state riportate alla risoluzione originale di 96x96 e poi filtrate. A destra in alto, le immagini sono state mediate e poi equalizzate. A sinistra in basso, si è selezionata una frequenza spaziale maggiore di 2 pixel. A destra in basso, una frequenza spaziale di 3 pixel.

 
 

Figura 5 Il filmato ottenuto mettendo in sequenza le 38 immagini stabilizzate rispetto alla rotazione e al movimento. Se si vuole si può scaricare la versione AVI (31 Mb) cliccando qui)

Detto questo, è interessante il fatto che “l’esagono sembra ruotare esattamente con la stessa velocità del campo magnetico del pianeta, che è solidale con il nucleo interno.” (Sanchez-Lavega, Rojas et al. 1997, p. 350). Infatti bisogna considerare la difficoltà di stimare la velocità di rotazione del pianeta completamente nascosto alla osservazione diretta (Stevenson 2006). Questo fatto è sorprendente perché l’esagono (che è una formazione nuvolosa) si trova immerse in venti locali molti forti (oltre 100 m/sec) che dovrebbero  spostarlo (Fletcher, Irwin et al. 2008).

 

Bibliografia

Alison, M., D. A. Godfrey, et al., (1990), "A Wave Dynamical Interpretation of Saturn's Polar Hexagon" in Science, 247: 1061-1063.

Allison, M., D. A. Godfrey, et al., (1990), "A Wave Dynamical Interpretation of Saturn's Polar Hexagon." in Science, 247: 1061-3.

Baines, K. H., T. W. Momary, et al., (2009), "Saturn’s north polar region at depth: The North Polar Hexagon and North Polar Cyclone observed over two years by Cassini/VIMS" in Geophysical Research Abstracts, 11.

Barbosa, C. A. and P. Read, (2011),    Retrieved 6 June, 2011, from http://news.sciencemag.org/sciencenow/2010/04/saturns-strange-hexagon-recreate.html.

Fletcher, L. N., P. G. J. Irwin, et al., (2008), "Temperature and Composition of Saturn’s Polar Hot Spots and Hexagon" in Science, 319: 79-81.

Godfrey, D. A., (1988), "A hexagonal feature around Saturns north-pole" in Icarus, 76: 335-356.

Godfrey, D. A., (1990a), "The Rotation Period of Saturn's Polar Hexagon" in Science, 247: 1206-1208.

Godfrey, D. a., (1990b), "The Rotation Period of Saturn's Polar Hexagon." in Science, 247: 1206-8.

Lowell, P., (1896), Mars, London, Longmans Green.

Mitchell, R. T., (2008), "The Cassini Mission exploring Saturn" in Acta Astronautica, 63: 61-67.

Sanchez-Lavega, A., J. F. Rojas, et al., (1997), "New Observations and Studies of Saturn’s Long-Lived North Polar Spot" in Icarus, 128: 322-334.

Stevenson, D. J., (2006), "A new spin on Saturn" in Nature, 441: 34-35.

Zahnle, K., (2001), "Decline and fall of the martian empire" in Nature, 412: 209-213.