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Aggiornato il 25/07/2020
CARONTE
Caronte è stato scoperto il 22 giugno 1978 da Jim Christy , su delle lastre fotografiche di allora, riprese dall'osservatorio di Flagstaff in Arizona, ed era visibile come una protuberanza del disco di Plutone. Tuttavia la periodicità e la posizione di tale protuberanza fecero ben presto ipotizzare la presenza di un satellite .
Ha un diametro di 1.207,6 km con una massa di 0,00026 Mt ed una densità di 1,702 kg/dm3, una gravità di 0,288 m/s2 ed una velocità di fuga pari a 0,58 km/s.
Orbita a 19.591 km in 6.38723 giorni con un'eccentricità di 0,0002.
Caronte ruota su se stesso con un movimento sincrono in circa 6,39 giorni, presentando sempre la stessa faccia a Plutone, come la Luna con la Terra. Tuttavia, a differenza della Terra, il blocco mareale vale anche per Plutone che rivolge quindi anch'esso il medesimo emisfero a Caronte.
Superficie:
Mentre Plutone è ricoperto di ghiaccio di azoto e metano, la superficie di Caronte appare ricoperta dal meno volatile ghiaccio d'acqua ed è priva di atmosfera.
Osservazioni effettuate nel 2007 dai telescopi Gemini su chiazze di idrati d'ammonio e cristalli d'acqua presenti sulla superficie fecero ipotizzare la presenza di crio-geyser o attività criovulcanica, ma la sonda New Horizons non ne ha trovato traccia, ma nel settembre 2016, gli astronomi hanno annunciato che la calotta bruno-rossastra che ricopre il polo nord di Caronte è composta da toline, macromolecole organiche che possono essere ingredienti per la vita, e che, rilasciate dall'atmosfera di Plutone, precipitano su Caronte a 19.000 km di distanza.
Il fatto che il ghiaccio fosse ancora in forma cristallina suggeriva che fosse stato depositato di recente, perché altrimenti la radiazione solare lo avrebbe degradato ad uno stato amorfo in circa trentamila anni, su Caronte ci sono anche depositi che provengono dall'atmosfera molto estesa, a causa della bassa gravità, di Plutone.
La mappatura fotometrica della superficie mostra una dipendenza dell'albedo in base alla latitudine, con un equatore più chiaro e poli più scuri. Inoltre la regione del polo sud sembra più scura di quella settentrionale. La sonda statunitense New Horizons ha individuato anche un lunghissimo canyon profondo circa nove chilometri.
Caronte è moderatamente craterizzato, il più grande dei quali è ∼ 250 km di diametro e ∼ 6 km di profondità.
LINK : Craters on Charon: Impactors From a Collisional Cascade Among Trans-Neptunian Objects.
Caronte ha una gamma topografica dell'emisfero osservato dal punto più basso al più alto di ∼ 19 km, la più grande ampiezza topografica di qualsiasi corpo di medie dimensioni ghiacciato a parte Giapeto.
MAPPA ALTIMETRICA:
Le pianure del sud di Vulcan Planum, sono depresse ∼ 1 km sotto l'altezza media dei terreni nordici, queste pianure degradano verso il basso delicatamente verso il sud con una gamma topografica di ∼ 5 chilometri. I margini esterni di Vulcan Planitia lungo il confine con la terra di Oz formano una depressione profonda di 2-3 km, suggerendo un flusso viscoso lungo i margini esterni. I massicci isolati 2 – 4 km di altezza, anch'essi fiancheggiati da fossati anulari, si trovano all'interno della Planitia stessa.
Le pianure possono essere formate da reflusso vulcanico di fluidi criogenici, ma i blocchi inclinati lungo i margini esterni e i massicci isolati e inclinati all'interno di Vulcan Planitia, suggeriscono che gran parte di Caronte è stato suddiviso in blocchi di grandi dimensioni, alcuni dei quali sono stati ruotati e alcuni dei quali sono affondato nel mantello di Caronte.
FRANE su CARONTE
Introduzione:
Sono state studiate cinque grandi frane identificate nella regione di Serenity Chasma su Caronte. L'identificazione di queste frane ha comportato la ricerca di queste caratteristiche nelle immagini scattate dalle telecamere a bordo del veicolo spaziale New Horizons.
Varie proprietà delle frane sono state analizzate in base alle loro morfologie usando un modello di terreno digitale della regione. E' stato scoperto che le frane sono confinate alle pareti delle grandi scarpate di faglia che compongono Serenity Chasma. Sulla base delle lunghezze di percorso delle frane estese ( L ) relative alle loro altezze di caduta ( H ), abbiamo classificato queste caratteristiche come frane di lungo percorso. Analizzando le loro geometrie, abbiamo stimato i coefficienti di attrito del materiale franoso ( H / L) tra 0,15 e 0,31 e l'efficienza di percorso ( L / H ) tra 3,2 e 6,8.
Abbiamo anche stimato che l'energia specifica rilasciata durante il movimento della frana variava da 0,8 a 1,3 kJ/kg. Queste quantità di energia erano troppo basse per aver generato una fusione significativa attorno alle particelle di frana.
Le frane:
Le morfologie delle frane forniscono informazioni critiche sulle proprietà dei materiali e le storie degradative delle superfici planetarie. Le frane si verificano quando una pendenza subisce un cedimento, creando un massiccio movimento di materiale dalla parete del pendio, che si deposita alla base della pendenza all'angolo o sotto l'angolo di riposo.
NOTA : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0019103518306341?via%3Dihub#bb0020
Le caratteristiche della frana possono essere analizzate in base alle lunghezze di runout ( L ) e alle altezze di caduta ( H ). Le tipiche frane terrestri mostrano lunghezze di runout che sono almeno due volte le loro altezze di caduta (Hayashi e Self, 1992 , Iverson, 1997).
Tuttavia, le frane a lungo raggio presentano lunghezze di disassamento identificate fino a 40 volte l'altezza di caduta. Questi tipi di frane sono stati identificati su pianeti e lune, inclusi molti corpi ghiacciati come Giapeto che è poco più grande di Caronte, anche se relativamente più caldo.
Meccanismi di formazione:
Vari meccanismi di formazione sono stati ipotizzati per le frane a lungo termine. Questi meccanismi includono una riduzione dell'attrito dovuta al riscaldamento flash localizzato alla base della frana (Erismann, 1979 , Erismann, 1986 , Goldsby e Tullis, 2011 , Singer et al., 2012) e fluidificazione acustica (Collins e Melosh, 2003 , Johnson et al., 2016 , Melosh, 1979).
La riduzione dell'attrito dovuta al riscaldamento del flash può verificarsi durante un evento di frana alla base della frana se viene rilasciata una quantità sufficiente di energia durante il movimento (De Blasio e Elverhøi, 2008 , Singer et al., 2012).
Su Giapeto, la riduzione dell'attrito dovuta al riscaldamento flash localizzato durante il movimento della frana è suggerita come possibile meccanismo per abbassare i coefficienti di attrito ( H / L ) e aumentare l'efficienza di percorso ( L / H ) del materiale della frana (Singer et al., 2012).
Man mano che la temperatura della base del ghiaccio si avvicina alla sua temperatura di fusione, il coefficiente di attrito all'interno della frana diminuisce, facendo scivolare il materiale di frana più lontano dalla sua sorgente, creando le frane osservate a lungo percorso.
Poiché la quantità totale di energia prevista per il materiale in caduta non è grande, il riscaldamento dovrebbe essere localizzato tramite il riscaldamento flash lungo la base scorrevole della frana per essere efficace nell'innalzare la temperatura del materiale (Reimold, 1995).
Questo riscaldamento flash è analogo a un meccanismo simile per ridurre l'attrito per le frane terrestri. Su Giapeto, le geometrie delle frane suggeriscono che il coefficiente di attrito è basso fino a 0,1 e l'efficienza di percorso è fino a 10.
Poiché la temperatura superficiale, e vicino al sottosuolo di Giapeto è compresa tra 75 K e 100 K, è possibile un aumento della temperatura vicino allo scioglimento , basato sulla quantità stimata di energia specifica rilasciata durante gli eventi di frana.
Tuttavia, non è noto se lo stesso effetto si verificherebbe per i corpi ghiacciati con temperature superficiali più fredde, come Caronte.
Ricerca:
Abbiamo eseguito una ricerca di frane in immagini della New Horizons, la maggior parte dell'emisfero dell'incontro di Caronte è stata catturata con risoluzione di 1 km/pixel o superiore, con l'osservazione LORRI alla massima risoluzione si è giunti fino a 157 m/pixel , in questo lavoro abbiamo identificato le frane nella regione del Serenity Chasma e le proprietà fisiche stimate di queste caratteristiche.
Queste osservazioni erano limitate dalla risoluzione delle immagini disponibili e dalla geometria dell'illuminazione. Abbiamo identificato cinque frane "prominenti", che sono coperte dalle immagini con la più alta risoluzione e sono abbastanza grandi da poter misurare le loro geometrie. Tutte queste frane di rilievo sovrastano le più grandi scarpate di Serenity Chasma.
Oltre a queste importanti frane, abbiamo anche identificato diverse frane "sottili".
Queste sottili frane sono più piccole e non sono adatte per studiare la loro geometria dalle immagini disponibili.
Sottili frane si trovano nei crateri da impatto nelle vicinanze e lungo una piccola cresta all'interno di Serenity Chasma.
Le superfici delle frane sia prominenti che sottili sono troppo piccole per rilevare anomalie di composizione relative al terreno circostante nelle mappe di composizione di Caronte disponibili (Dalle Ore et al., 2018).
Analisi:
L'estensione verticale delle frane, o l'altezza di caduta, varia da 2,8 a 6,7 km dall'alcova concava lungo la scarpata di faglia associata alla punta.
Le lunghezze di percorso vanno da 15,7 a 24,6 km.
Tutte e cinque queste frane presentano lunghezze di disassamento lunghe rispetto alle loro altezze di caduta. Pertanto, abbiamo classificato queste caratteristiche come frane a lungo raggio.
Abbiamo analizzato le geometrie delle frane di Caronte per raccogliere informazioni sui coefficienti di attrito del materiale delle frane.
L'altezza del centro di massa della parete rocciosa da cui proviene il materiale di frana, definita altezza di caduta ( H ), può essere confrontata con il centro di massa della lunghezza orizzontale planimetrica di una frana dal bordo dell'alcova al flusso punta, definita lunghezza del percorso ( L ), il coefficiente di attrito, μ del materiale di frana durante il movimento è dato da (H/L).L'efficienza di percorso di una frana può essere stimata dal valore ( L / H ).
I coefficienti di attrito stimati vanno da 0,15 a 0,31 e le efficienze di percorso vanno da 3,2 a 6,8 per il materiale nelle frane di Caronte.
Questi coefficienti di attrito sono bassi (e l'efficienza di percorso elevata) rispetto ad alcune frane terrestri e marziane e quelle di Callisto e Rea. Tuttavia, questi valori sono paragonabili a quelli stimati per i flussi di detriti terrestri, valanghe di rocce e flussi piroclastici su Terra e Marte, quindi è intuibile pensare che a queste temperature il comportamento del ghiaccio d'acqua puro sia simile a quello delle rocce sulla Terra o Marte.
Le nostre stime per l'energia generata durante il movimento di tutte e cinque le frane importanti, vanno da 0,8 kJ/kg a 1,9 kJ/kg.
Tuttavia, l'energia specifica richiesta per lo scioglimento è 920 kJ/kg , significativamente molto superiore a questi valori stimati. Questa energia è stata probabilmente dispersa attraverso il materiale della frana a causa del movimento individuale delle particelle durante il movimento della frana e la diffusione del materiale alle basi del pendio.
L'energia però, può essersi concentrata in aree in cui il movimento delle singole particelle è stato limitato durante il movimento della frana, consentendo alle particelle di ghiaccio di raggiungere temperature più elevate lungo le basi della frana.
Piccole quantità di fusione potrebbero aver ridotto l'attrito del materiale franoso dagli 0,55 previsti trovati in condizioni di laboratorio (Beeman et al., 1988) a valori compresi tra 0,15 e 0,31, stimati per le frane di Caronte.
Inoltre, la presenza di idrati di ammoniaca all'interno del materiale franoso potrebbe anche aver permesso al ghiaccio di avvicinarsi più facilmente alla sua temperatura di fusione, poiché gli idrati di ammoniaca miscelati con H2O agiscono per ridurre la temperatura di fusione della miscela.
Tuttavia, le nostre stime per l'energia specifica sono significativamente molto inferiori a quelle richieste per la fusione significativa.
Pertanto, queste stime mostrano che era improbabile una fusione significativa durante gli eventi di frana su Caronte e non hanno quindi contribuito alla formazione delle lunghezze di percorso estese.
Fonte:
Questa ricerca si è avvalsa del sistema di dati astrofisici della NASA (ADS), del software integrato USGS per imager e spettrometri (ISIS) e del sistema di informazione geografica QGIS. Questo materiale si basa sul lavoro sostenuto dalla National Aeronautics and Space Administration tramite il New Horizons Project ( NASW02008 ).
LINK : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0019103518306341?via%3Dihub
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Senza Atmosfera:
Caronte non presenta un propria atmosfera, come si evince dai risultati dell'occultazione, fatta con lo strumento ALICE della sonda New Horizons.
Struttura:
Attualmente, come spiegato nella scheda sotto, non sappiamo se l'interno di Caronte sia differenziato in nucleo, mantello e crosta, oppure se è omogeneo e quindi non differenziato, la sua densità indica che sia composto in egual misura di ghiaccio e roccia.
SCHEDA RIASSUNTIVA DI CARONTE:
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I Satelliti minori:
StigePrecedentemente conosciuto come S/2012 (134340) 1 o informalmente P5, è un satellite naturale di Plutone, la cui scoperta è stata annunciata l'11 luglio 2012 da un team di astronomi capeggiato da Mark Showalter.
Dopo le misurazioni fornite dalla sonda New Horizons si è scoperto che la luna ha una forma piuttosto irregolare di 5 km × 7 km.
Si ipotizza che il processo di formazione della luna abbia prodotto un corpo composto principalmente da ghiaccio d'acqua.
Il satellite percorre la sua orbita circolare, il cui raggio è circa 45 000 km, in 20,2 giorni. Così come per Cerbero, l'inclinazione orbitale è di circa 0°.
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NotteE' un satellite naturale di Plutone, scoperto il 15 giugno 2005 grazie all'analisi di fotografie scattate dal telescopio spaziale Hubble nel maggio dello stesso anno. Il suo nome deriva da quello di Notte, o Nyx, personaggio femminile della mitologia greca. Il satellite era precedentemente noto attraverso la designazione provvisoria S/2005 P 2.
Ha le dimensioni di 53 x 41 x 36 km, una massa di (4.5±4.0)×1016 kg, un periodo di rotazione caotico di 1.829 ± 0.009 giorni, al fly-by, cresciuto del 10% rispetto alla sua scoperta.
Il satellite orbita attorno al baricentro del sistema plutoniano sullo stesso piano orbitale di Caronte e di Idra, ad una distanza di circa 48 600 km. Il suo periodo orbitale di 24,9 giorni è prossimo ad una risonanza orbitale di 1:4 con quello di Caronte, tuttavia la discrepanza nei tempi del 2,7% indica che non si tratta di una vera risonanza. Un'ipotesi per spiegare tale quasi-risonanza è che si sia originata prima della migrazione di Caronte verso l'esterno in seguito alla formazione dei tre satelliti, e che sia mantenuta in atto dalla periodica fluttuazione locale del campo gravitazionale del sistema Plutone-Caronte.
Cerbero
È la quarta luna conosciuta di Plutone. Prende nome da Cerbero, il cane tricefalo a guardia dell'Ade.
Le osservazioni indicano un'orbita equatoriale circolare con un raggio di circa 58.000 km. Cerbero orbita tra Notte e Idra e fa un'orbita completa intorno a Plutone approssimativamente ogni 32,1 giorni, questo periodo è vicino ad una risonanza orbitale 1:5 con Caronte, con la discrepanza di temporale che è circa dello 0,7%.
Le sue dimensioni sono di 19 × 10 × 9 km, ed ha un periodo di rotazione caotico di 5.31 ± 0.10 giorni, quindi non è in rotazione sincrona.
Ha una massa di 1.65×1016 kg , ed un albedo pari a 0.56 ± 0.05 .
La colorazione superficiale di Cerbero risulta essere grigia, come per gli altri satelliti minori.
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Idra
Si tratta di un satellite di Plutone scoperto il 15 giugno 2005 grazie all'analisi di fotografie scattate dal telescopio spaziale Hubble nel maggio dello stesso anno. Il suo nome deriva da quello dell'Idra, il mostruoso serpente policefalo che secondo la mitologia greca era a guardia dell'Oltretomba. Il satellite era precedentemente noto attraverso la designazione provvisoria S/2005 P 1.Le sue dimensioni sono di ≈ 65 km × 45 km × 25 km, ed ha una massa di (4.8±4.2)×1016 kg, inoltre ha un periodo di rotazione caotico di 0.4295 ± 0.0008 giorni.
Il satellite orbita attorno al baricentro del sistema plutoniano sullo stesso piano orbitale di Caronte e di Notte, ad una distanza di circa 65 000 km, ma a differenza degli altri satelliti, tuttavia, possiede un'orbita lievemente eccentrica (0.005862±0.000025). Il suo periodo orbitale, pari a 38,2 giorni terrestri, è prossimo ad una risonanza di 1:6 con quello di Caronte, e lo scarto è di appena lo 0,3% , quindi si ritiene che la causa della discrepanza sia una fluttuazione periodica del campo gravitazionale del sistema Plutone-Caronte dovuto alle diverse configurazioni spaziali dei due corpi.
Il periodo di rotazione di Idra non è costante, così come quello di una luna di Saturno Iperione, e di Notte, perciò essa è definita una rotazione "caotica". Ciò è dovuto principalmente al fatto che, essendo un sistema binario, l'interazione con il campo gravitazionale è variabile. Un'altra causa di questo strano periodo di rotazione, tra l'altro molto breve, è la strana forma di Idra, che può avere una differenza di dimensioni, tra un asse e l'altro, anche del 30%.
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Analisi spettrali di Notte, Cerbero e Idra:
Il 14 luglio 2015, la navicella spaziale della NASA incontrò il sistema di Plutone. Utilizzando il dispositivo di immagini spettrali Near-Infrared, New Horizons ha ottenuto i primi spettri di Notte, Idra e Cerbero e ha rilevato le bande di 1,5 e 2,0 µm per il ghiaccio d'acqua su tutti e tre i satelliti. Su Notte e Idra, la sonda ha anche rilevato bande a 1,65 e 2,21 µm che indicano ghiaccio d'acqua cristallino e una specie di composti ammoniacali, rispettivamente. Una fascia simile collegata a idrato di ammoniaca è stata rilevata precedentemente su Caronte. Tuttavia, non rileviamo l'altra banda a µm 1,99 del solito composto. Consideriamo quindi i seguenti composti, NH4Cl (cloruro di ammonio), NH4NO3 (nitrato di ammonio) e (NH4) 2CO3 (carbonato di ammonio) come potenziali candidati, ma mancano le misure di laboratorio sufficienti di queste e altre specie di ammoniacali per fare una conclusione definitiva. Sono state usate le osservazioni di Notte e Idra per stimare la temperatura della frazione superficiale e cristallina del ghiacchio d'acqua e sono state trovate temperature di superficie < 20 K (< 70 K con errore 1-σ) e 23 K (< 150 K con errore 1-σ) per Nix e Hydra, rispettivamente, quindi i risultati indicano che le frazioni cristalline di ghiaccio d'acqua sono di 78% per Notte e > 30% per Idra. La New Horizons li ha osservati due volte, e per circa 2 – 3 ore, o 5 e 25% dei loro rispettivi periodi di rotazione e non risultano prove di varie differenze in base alla rotazione, negli spettri fra le due osservazioni di Notte o di Idra.
Eseguendo un'analisi pixel per pixel degli spettri risolti dalla superficie di Notte, troviamo che essa è coerente con una frazione cristallina di ghiaccio d'acqua uniforme, ed una variazione di ∼ 50% la troviamo nell'area della banda normalizzata a 2,21 µm con un minimo associato alla macchia rossa visibile in alcune immagini a colori di Notte. Infine, sono state trovate le prove per bande su Notte e Idra a 2,42 micrometri, e possibilmente anche a 2,45 µm, che non possiamo identificare, anche se non sembrano essere associati con le specie ammoniacali.
Non sono stati rilevati altri ghiacci, come CO2, CH3OH e HCN.
Non è stato possibile avere dati spettrali dell'altro satellite Stige, troppo lontano dalla traiettoria della sonda New Horizons.
Tradotto da :
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0019103517304979?via%3Dihub
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Un Quasi-Satellite di Plutone
(15.810) Arawn
Le misurazioni effettuate dalla sonda New Horizons nel 2015 hanno permesso di calcolare il moto di 15.810 Arawn molto più accuratamente e questi calcoli confermano le dinamiche generali descritte nelle suddette ipotesi.
Tuttavia, non c'è accordo fra gli astronomi se Arawn dovrà essere riclassificato come Quasi-satellite di Plutone, poiché la relativa orbita è controllata principalmente da Nettuno con soltanto piccole perturbazioni occasionali causate da Plutone.
15.810 Arawn orbita mediamente a 39.480 UA con un'eccentricità di 0,1206 ed un inclinazione sull'eclittica di 3.8074° in 248,07 anni.
Come per Plutone si trova in risonanza orbitale 2:3 con Nettuno.
L'orbita varia da un perielio di 34,720 UA, fino ad un afelio di 44.241 UA.
Questa orbita fa sembrare che questo corpo giri intorno al sistema di Plutone, anche se ad una distanza notevole.
Le sue dimensioni sono di circa 133km, con una magnitudine assoluta di H +7,6 ed un albedo stimato in 0,10, il suo periodo di rotazione è di 5.47±0.33 h.
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SCHEDA RIASSUNTIVA DI PLUTONE, CARONTE e LUNE MINORI:
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A cura di Andreotti Roberto.
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