Di che colore è il cielo di Plutone?

Qualche anno fa, su questo blog, ho parlato del colore dei cieli dei corpi del Sistema Solare, dal giallo di Venere al tenue rosato di Marte, fino all'arancione di Titano. Mai mi sarei aspettato di dover aggiornare quel post introducendo un altro corpo celeste: Plutone.

Le nuove immagini provenienti dalla sonda New Horizons hanno mostrato qualcosa che nessuno si sarebbe aspettato da un corpo celeste ghiacciato distante oltre 4 miliardi di chilometri dal Sole: un'estesa atmosfera con una forte tonalità blu. In altre parole, dalla superficie di Plutone il cielo apparirebbe di un tenue colore azzurro, molto simile alla tonalità dei nostri cieli terrestri, sebbene più debole a causa della minore luminosità solare e della bassa densità atmosferica.

La straordinaria atmosfera blu di Plutone

Se c'è da restare meravigliati nell'osservare questa immagine, ripresa dalla sonda in controluce, ovvero con Plutone che oscurava il Sole e i suoi raggi luminosi che attraversavano la sottile atmosfera, noi astronomi, curiosi all'ennesima potenza, ci siamo subito chiesti perché l'atmosfera avesse quel colore azzurro.
Prima di tutto dobbiamo capire un paio di cose. Intanto la luce solare, se osservata con strumenti con una sensibilità simile a quella dei nostri occhi, ci appare praticamente bianca. Se un oggetto ha un determinato colore, vuol dire che filtrando la luce solare diffonde in modo diverso i singoli colori di cui è composta.
Ad esempio, il nostro cielo ci sembra azzurro perché le molecole di azoto della bassa atmosfera preferiscono interagire molto con la componente blu della luce solare. Questa infatti viene riflessa in ogni direzione da ogni molecola. In gergo fisico/astrofisico, una riflessione disordinata viene detta diffusione. Le molecole di azoto, quindi, diffondono in modo molto più efficace la luce blu rispetto alla componente rossa. Il risultato è che la parte blu della luce solare viene diffusa in tutto il cielo che per questo motivo assume quella bella colorazione tipica delle giornate limpide e soleggiate.

Quante informazioni tutte in una volta, vero? Abbiamo imparato perché il cielo di giorno è luminoso (la riflessione disorganizzata da parte del gas dell'atmosfera) e perché è azzurro (perché le molecole d'azoto preferiscono diffondere la luce blu e lasciare inalterata, o quasi, quella rossa). Ora facciamo l'ultimo sforzo: perché il cielo di Plutone è blu?

Si pensa che alla base del cielo blu Plutoniano non ci sia l'azoto, ma delle molecole organiche chiamate toline, che si formano dall'unione di azoto, composti organici quali metano o etano e con il fondamentale aiuto della radiazione UV del Sole. L'insolito nome di toline è stato attribuito dal grande astrofisico Carl Sagan e da Bishun Khare osservando alcuni composti che si formavano nel celebre esperimento di Miller, quello che ha cercato di riprodurre le condizioni della Terra primordiale e poi anche di Titano, satellite di Saturno. In effetti, le toline si pensa siano anche le responsabili della tinta azzurra dell'alta atmosfera del satellite di Saturno.

A parte questioni tecniche che non ci interessano, è strano constatare che queste molecole non abbiano un colore blu ma siano in realtà rosse. Quando si trovano nell'alta atmosfera di Plutone hanno piccole dimensioni, interagiscono con la luce blu diffondendola in ogni direzione e tingendo il cielo di questo colore. Quando poi precipitano verso il suolo diventano più grandi e in prossimità della superficie, quando ormai sono troppo grandi per creare fenomeni di diffusione differenziale, mostrano il loro colore reale, tingendo la superficie di Plutone di una tenue tinta rosso/arancio.

Chi si sarebbe mai aspettato di trovare un corpo celeste a miliardi di chilometri dalla Terra dotato di montagne di ghiaccio d'acqua, distese di soffice ghiaccio d'azoto, valli, scarpate, terreni rossastri e un'atmosfera estesa e con una spiccata tinta azzurra? Nonostante da quelle parti il Sole appaia 1500 volte meno brillante che sulla Terra, e c'è quindi la stessa luce che ci sarebbe qui poco dopo il tramonto, quel mondo è una miniera di contrasti cromatici che testimoniano un'attività atmosferica e superficiale straordinaria!