GLI SCIENZIATI HANNO USATO UNA SERIE DI DATI DI HUBBLE PER FARE QUESTA SCOPERTA: SULLA SUPERFICIE DI GANIMEDE IL GHIACCIO VA INCONTRO A SUBLIMAZIONE, PROCESSO PER CUI SI PASSA DALLO STATO SOLIDO A QUELLO AERIFORME, TRASFORMANDOSI IN VAPORE ACQUEO

Ganimede è il maggiore dei satelliti naturali di Giove ed è anche il più grande del nostro sistema solare, questa enorme luna gioviana contiene più acqua di tutti gli oceani della Terra. Le temperature tuttavia sono così fredde che l’acqua in superficie si trova allo stato solido: ghiaccio. Per trovare acqua allo stato liquido bisogna scendere ad una profondità di circa 160 km: è improbabile dunque che il vapore acqueo provenga dall’evaporazione di questo oceano sotterraneo. Com’è possibile allora che Hubble abbia intercettato la presenza, su questo enorme luna ghiacciata, di vapore acqueo?

Questa immagine presenta la luna di Giove Ganimede vista dal telescopio spaziale Hubble della NASA nel 1996
Questa immagine rappresentala luna di Giove Ganimede vista dal telescopio spaziale Hubble della NASA nel 1996.
Credit: NASA, ESA, John Spencer (SwRI Boulder)

Lo studio

Nel 1998 grazie ad alcuni scatti dell’Imaging Spectrograph di Hubble erano state evidenziate delle zone, chiamate bande aurorali, ricche di gas elettrificato che dava prova della presenza di un debole campo magnetico di Ganimede. Le somiglianze in queste osservazioni UV inizialmente erano state spiegate dalla presenza di ossigeno molecolare (O2). Ma alcune caratteristiche osservate non corrispondevano alle emissioni che ci si aspettava da un’atmosfera di O2 puro. Gli scienziati hanno quindi concluso che questa differenza era probabilmente legata alla presenza di concentrazioni maggiori di ossigeno atomico (O) – il quale produce un segnale che colpisce un colore UV più dell’altro.

Gli astronomi hanno allora riesaminato le osservazioni di Hubble degli ultimi due decenni. Lorenz Roth del Royal Institute di Stoccolma, come parte di un programma di supporto della missione Juno nel 2018, ha guidato il team che si è proposto di misurare la quantità di ossigeno atomico presente nell’atmosfera della luna gioviana con Hubble. L’analisi del team ha unito i dati di due strumenti: quelli appena spiegati sopra dell’Imaging Spectrograph dal 1998 al 2010 e quelli dell’Hubble Cosmic Origins Spectrograph del 2018. Da questo studio ne è emerso, con loro sorpresa, che non vi era quasi presenza di ossigeno atomico nell’atmosfera di Ganimede.

Nel 1998, il telescopio spaziale Imaging Spectrograph di Hubble ha scattato queste prime immagini ultraviolette di Ganimede, che hanno rivelato un modello particolare nelle emissioni osservate dall'atmosfera della luna. La luna mostra bande aurorali che sono in qualche modo simili agli ovali di aurora osservati sulla Terra e su altri pianeti con campi magnetici
Nel 1998, il telescopio spaziale Imaging Spectrograph di Hubble ha scattato queste prime immagini ultraviolette di Ganimede, che hanno rivelato un modello particolare nelle emissioni osservate dall’atmosfera della luna. La luna mostra bande aurorali che sono in qualche modo simili agli ovali di aurora osservati sulla Terra e su altri pianeti con campi magnetici. CRedit: NASA, ESA, LORENZ ROTH (KTH)

La spiegazione è arrivata dando un’occhiata più da vicino ai dati relativi alla distribuzione delle bande aurorali: hanno riscontrato che la temperatura della superficie di Ganimede varia fortemente durante il giorno, e vicino all’equatore in determinati momenti della giornata può diventare sufficientemente calda da permettere al ghiaccio presente di sublimare, di passare cioè dallo stato solido a quello di gas (vapore acqueo). “Finora era stato osservato solo l’ossigeno molecolare“, ha spiegato Roth. “Questo viene prodotto quando le particelle cariche erodono la superficie del ghiaccio. Il vapore acqueo che abbiamo misurato ora proviene dalla sublimazione del ghiaccio causata dalla fuga del vapore acqueo dalle regioni ghiacciate più ‘calde’.

JUNO e future missioni

In questo momento, la missione Juno della NASA sta dando un’occhiata da vicino a Ganimede ed ha recentemente rilasciato anche nuove immagini del satellite galileiano. La missione sta studiando Giove e le zone circostanti già dal 2016. Ganimede risulta molto interessante per via delle sue caratteristiche: è praticamente un laboratorio naturale che ci permette di studiare l’evoluzione e la potenziale abitabilità dei mondi ghiacciati in generale, il ruolo che gioca all’interno del sistema dei satelliti galileiani è fondamentale, è soggetta ad interazioni magnetiche uniche con Giove.

Questa scoperta aggiunge anticipazioni alla prossima missione dell’ESA (Agenzia Spaziale Europea), JUICE, che sta per JUpiter ICy moons Explorer. Sarà la prima missione di grande portata del programma Cosmic Vision 2015-2025 dell’ESA. Partenza prevista nel 2022 con arrivo ‘’su’’ Giove nel 2029; dedicherà almeno tre anni a fare osservazioni dettagliate di Giove e di tre delle sue più grandi lune, con particolare attenzione a Ganimede. Comprendere il sistema gioviano e la sua storia, dall’origine alla possibile comparsa di ambienti abitabili, da agli scienziati una migliore comprensione di come i pianeti giganti gassosi e i loro satelliti si formano ed evolvono.

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