Finora questa è stata una vera grana per la comunità scientifica. Ora, la questione è stata affrontata dal Dr. Jason Hofgartner del Southwest Research Institute e dal suo team.
"Sono stati pubblicati sei diversi modelli nel tentativo di spiegare le firme radar delle lune ghiacciate che orbitano attorno a Giove e Saturno", ha detto Hofgartner, primo autore dello studio pubblicato su Nature Astronomy. "Il modo in cui questi oggetti diffondono le onde radar è drasticamente diverso da quello dei mondi rocciosi, come Marte e la Terra, così come differiscono anche dai corpi più piccoli tipo asteroidi e comete". Queste lune sono inoltre estremamente luminose, anche nelle aree in cui dovrebbero essere più scure.

"Quando guardiamo la Luna della Terra sembra un disco circolare, anche se sappiamo che è una sfera. Pianeti e altre lune sembrano allo stesso modo dischi attraverso i telescopi", ha detto Hofgartner. "Durante le osservazioni radar, il centro del disco è molto luminoso e i bordi molto più scuri. Ma il passaggio dal centro al bordo è molto diverso per questi satelliti ghiacciati rispetto i mondi rocciosi".

In collaborazione con il Dr. Kevin Hand del Jet Propulsion Laboratory della NASA, Hofgartner sostiene che le straordinarie proprietà radar di questi satelliti, come la loro riflettività e polarizzazione (cioè l'orientamento delle onde luminose mentre si propagano attraverso lo spazio) possono essere spiegate molto probabilmente dall'effetto coerente di opposizione a retrodiffusione (CBOE). Ciò sarebbe legato a superfici e sottosuoli molto caotici, forse cosparsi di frane, "questo spiegherebbe perché la luce rimbalza in così tante direzioni diverse, dandoci queste insolite firme di polarizzazione", ha detto Hofgartner.

 

Di cosa si tratta

Gli scienziati hanno osservato per molti anni un pronunciato aumento di intensità non lineare nella curva di fase della riflettanza con diminuzione l'angolo di fase (θ) nei corpi del Sistema Solare e durante le indagini sulle proprietà di scattering di alcuni materiali. Semplificando, ciò significa che gli oggetti diventano più luminosi quando sono in opposizione, cioè quando si trovano dalla parte opposta al Sole rispetto alla Terra. Questo effetto è stato attribuito sostanzialmente a due fattori: l'eliminazione delle ombre proiettate reciprocamente tra i grani di regolite quando l'angolo di fase diminuisce (shadow hiding opposition effect, SHOE); l'interferenza tra raggi di luce che viaggiano lungo percorsi identici ma opposti in mezzi a dispersione multipla (coherent backscattering opposition effect, CBOE).

Negli anni '90 del secolo scorso sono stati pubblicati diversi studi che affermavano che il CBOE era una spiegazione per le firme radar anomale dei satelliti ghiacciati, tuttavia anche altri fattori avrebbero potuto spiegare i dati. Hofgartner e Hand hanno migliorato la descrizione della polarizzazione nel modello CBOE e hanno anche dimostrato che il loro modello CBOE modificato è l'unico modello pubblicato in grado di spiegare tutte le proprietà radar dei satelliti ghiacciati.

"In opposizione, il Sole è posizionato direttamente dietro di te sulla linea tra te e un oggetto, la superficie appare molto più luminosa di quanto sarebbe altrimenti", ha detto Hofgartner. "Questo è noto come effetto di opposizione. Nel caso del radar, un trasmettitore sostituisce il Sole e i tuoi occhi sono un ricevitore". Una superficie ghiacciata, ha spiegato Hofgartner, ha un effetto di opposizione ancora più evidente del normale. Per ogni percorso diffuso di luce che rimbalza attraverso il ghiaccio, all'opposizione c'è un percorso nella direzione esattamente opposta. Poiché i due percorsi hanno esattamente la stessa lunghezza e si combinano in modo coerente, creando un'ulteriore illuminazione (aumentando il cosiddetto albedo).