Abbiamo incontrato Elizabeth (Zibi) Turtle, astrofisica della Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) di Laurel, Maryland, USA. Zibi è anche il Principale Investigatore della missione Dragonfly della NASA (missione finanziata dalla NASA e guidata da APL). La missione Dragonfly, che partirà nel 2027, invierà un drone ottocottero (un drone con otto eliche) su Titano, la più grande luna di Saturno. Dragonfly, che arriverà nel 2034, avrà l’obiettivo di studiare la chimica prebiotica e la possibile presenza di vita microbica passata o presente.
Perché l’esplorazione di Titano è perfetta per gli aeromobili?
Titano (la luna di Saturno) ha un’atmosfera densa, con una pressione 1,5 volte maggiore di quella della Terra. Possiede anche una bassa gravità: solo 1/7 di quella che troviamo sul nostro pianeta. La combinazione di queste caratteristiche rende Titano un posto perfetto per volare. Anzi, è più facile volare su Titano che sulla Terra. Dragonfly è progettato come velivolo ad ala rotante, per consentirci flessibilità sia in volo che in atterraggio e, soprattutto, per permetterci di effettuare misurazioni sulla superficie di Titano.
Per quanto riguarda il volo di Dragonfly, sarà simile all’elicottero Ingenuity della NASA che sta volando su Marte? Ad esempio, Dragonfly volerà in autonomia e scatterà 30 immagini al secondo della superficie di Titano durante il volo, per correggerne le stime di posizione, velocità e assetto, proprio come fa Ingenuity su Marte?
Anche Dragonfly decollerà, volerà e atterrerà autonomamente, sebbene Dragonfly volerà per tempi più lunghi e coprirà distanze maggiori in un singolo volo (diversi chilometri/miglia). Dragonfly utilizzerà l’aerial imaging (immagini aeree) per eseguire la navigazione relativa al terreno e il lidar per identificare i siti di atterraggio sicuri.
A differenza di Marte, dove ci sono stati numerosi orbiter (sonde che orbitano attorno a Marte), che hanno fornito immagini ad altissima risoluzione e dati topografici, la superficie di Titano è stata mappata solo a una risoluzione inferiore dalla sonda Cassini. Sulla base dei dati di Cassini, disponiamo di mappe regionali dell’area che Dragonfly esplorerà. Successivamente, utilizzeremo le immagini aeree di Dragonfly, quando volerà su Titano, per conoscere ed esplorare in anticipo potenziali futuri siti di atterraggio.
Dragonfly è anche molto più grande di Ingenuity, infatti il lander Dragonfly avrà dimensioni simili al rover Perseverance! (Il rover Perseverance, che lavora su Marte dal 2021, è lungo 3 metri, largo 2,7 metri, alto 2,2 metri e pesa 1.025 kg).
Credits: NASA’s Goddard Space Flight Center/Johns Hopkins APL
Dragonfly non utilizzerà pannelli solari, ma avrà il MMRTG (Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator), per produrre energia elettrica, perché la luce del Sole non riesce a raggiunge la superficie di Titano. Quindi, per immaginare nella nostra mente il paesaggio di Titano, e capire cosa potrebbe vedere Dragonfly, dobbiamo pensare ad un mondo con poca luce, molte nuvole e molti laghi? Quali sono le caratteristiche più importanti di Titano? (*)
Il livello di illuminazione del Sole, sulla superficie di Titano, è più o meno lo stesso della Luna piena qui sulla Terra (passeggiare di giorno su Titano, sarebbe come passeggiare sulla Terra durante la Luna piena). Quindi, mentre non c’è abbastanza luce solare, per alimentare Dragonfly utilizzando i pannelli solari, i nostri occhi si adatterebbero per essere in grado di vedere facilmente. Infatti, Dragonfly avrà diverse telecamere che scatteranno immagini per mostrarci la superficie, sia quando Dragonfly atterrerà, sia quando volerà.
Ti mostro un’immagine scattata dal lander Huygens dell’ESA, il quale è l’unico ad essere atterrato su Titano fino ad oggi. Huygens, il 25 dicembre 2004, si sganciò dalla sonda madre “Cassini” e atterrò su Titano il 14 gennaio 2005. Il lander sopravvisse sulla superficie di Titano per 90 minuti.
Credits: NASA/JPL/ESA/University of Arizona
Il paesaggio di Titano ha molte caratteristiche simili al paesaggio della Terra. La regione equatoriale di Titano, dove andrà Dragonfly, è ricoperta da vaste distese di dune di sabbia. Le dune di Titano sono simili al tipo di dune che si trovano sulla Terra nel deserto del Namib, tranne per il fatto che su Titano la sabbia è di composizione organica! Ci sono anche colline più aspre, così come letti di fiumi asciutti come quelli situati nei deserti terrestri, in cui scorre acqua quando piove: il metano gioca su Titano il ruolo che l’acqua fa qui sulla Terra. Infatti, su Titano troviamo nuvole di metano, pioggia, fiumi, laghi e mari. I laghi e i mari di Titano si trovano vicino ai suoi poli nord e sud, principalmente a nord.
Credits: NASA/JPL-Caltech/ASI/Cornell
Dragonfly sarà anche un laboratorio scientifico con tanti strumenti per analizzare Titano. Quali sono i misteri più importanti che Dragonfly potrebbe svelare?
L’obiettivo scientifico principale di Dragonfly è comprendere la chimica prebiotica (i passaggi chimici che si sono verificati qui sulla Terra, prima che la vita si sviluppasse) e l’abitabilità. L’atmosfera di Titano produce molecole ricche di carbonio molto complesse, e queste hanno avuto l’opportunità di mescolarsi con l’acqua liquida in un lontano passato sulla superficie della luna di Saturno, nei siti in cui vi sono i crateri da impatto e, potenzialmente, nel profondo oceano interno ricco di acqua liquida, il quale potrebbe essere ancora presente. Quindi, Titano ha eseguito, in modo naturale, esperimenti di chimica prebiotica, forse per milioni di anni o anche di più. Dragonfly è progettato per indagare sui risultati di quegli esperimenti, che la luna di Saturno ha fatto per milioni di anni in modo naturale.
La regione di esplorazione di Dragonfly comprende un grande cratere da impatto, in cui il materiale organico potrebbe essere stato esposto all’acqua liquida, forse per un lungo periodo di tempo. Misurando le composizioni dei materiali superficiali di Titano, Dragonfly ci mostrerà quali processi chimici sono stati all’opera su Titano, e fino a che punto è progredita la chimica organica in questo ambiente extraterrestre, che ha tutti gli ingredienti chiave necessari per la vita.
Dragonfly effettuerà anche misurazioni dell’atmosfera di Titano, osservazioni della sua superficie e della geologia locale, oltre ad ascoltare i terremoti della luna di Saturno, con l’obiettivo di scoprire quanto sia sismicamente attivo questo mondo oceanico.
- Cover image credit: Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory
*Per chi non sapesse cos’è il MMRTG: alcune missioni spaziali utilizzano un generatore termoelettrico a radioisotopi per produrre energia elettrica, che consiste in una “batteria nucleare” in grado di convertire il calore in elettricità. In altre parole, si inserisce il Plutonio-238, che è un isotopo molto radioattivo e, decadendo, emana calore. Questo calore viene convertito in elettricità. Solitamente, il Plutonio-238 emana calore per decenni, quindi è molto utile per le missioni lontane dal Sole, e per le missioni dove è richiesta molta energia, sia di notte che di giorno. Ad esempio, su Marte è utilizzato dal rover Curiosity, che lavora dal 2012; e dal rover Perseverance, che lavora dal 2021. L’elicottero Ingenuity, invece, utilizza un pannello solare.