Una serie di osservazioni sulle lune galileiane ha evidenziato come esse presentino tutte il fenomeno delle aurore.
Giove è ben noto per le sue spettacolari aurore, grazie in gran parte all’orbiter Juno e alle recenti immagini scattate dal James Webb Space Telescope (JWST). Come sulla Terra, questi spettacolari bagliori derivano da particelle solari cariche che interagiscono con il campo magnetico e l’atmosfera di Giove. Nel corso degli anni, gli astronomi hanno anche osservato che le più grandi lune di Giove hanno le aurore nelle loro atmosfere, in particolare nelle cosiddette lune galileiane. Anche queste sono il risultato dell’interazione, in questo caso, tra il campo magnetico di Giove e le particelle emanate dalle atmosfere delle lune.
Rilevare queste deboli aurore è sempre stata una sfida complessa perché la luce solare riflessa dalle superfici delle lune tende a sbiadire le firme luminose. Un team guidato dall’Università di Boston e dal Caltech (con il supporto della NASA) ha recentemente osservato le lune galileiane mentre passavano nell’ombra di Giove. Queste osservazioni hanno rivelato che Io, Europa, Ganimede e Callisto sperimentano tutte l’ossigeno-aurora nelle loro atmosfere. Inoltre, queste aurore sono di colorazione rossa intensa e quasi 15 volte più luminose dei familiari modelli verdi che osserviamo sulla Terra.
Aurore lunari
Le osservazioni del team hanno combinato i dati dello spettrometro Echelle ad alta risoluzione (HIRES) dell’Osservatorio Keck con gli spettri ad alta risoluzione del Large Binocular Telescope (LBT) e dell’Apache Point Observatory (APO). Queste osservazioni sono state programmate per osservare Io, Europa, Ganimede e Callisto nell’ombra di Giove così da evitare l’interferenza della luce solare riflessa dalle loro superfici.
Questi dati hanno rivelato preziose informazioni sulla composizione delle atmosfere delle lune, che includevano ossigeno gassoso, come peraltro già previsto, ma le osservazioni sono complicate perché all’ombra di Giove le lune sono quasi invisibili.
Tutte e quattro le lune galileiane hanno mostrato le stesse aurore di ossigeno, simili a quelle che vediamo nelle aurore terrestri. Nel caso di Europa, Ganimede e Callisto, il contenuto di ossigeno delle loro atmosfere è dovuto alla fotolisi, un processo in cui il ghiaccio d’acqua sublima e viene scomposto dalla radiazione solare nel suo gas idrogeno e ossigeno. Nel caso di Io, l’ossigeno è causato dall’anidride solforosa (emessa dai numerosi vulcani che punteggiano la sua superficie) che interagisce con la radiazione solare per formare monossido di zolfo e ossigeno elementare.
Ma a causa delle loro atmosfere molto più sottili, questo ossigeno brilla nel rosso intenso e (per Europa e Ganimede) nelle lunghezze d’onda dell’infrarosso, quest’ultima non rilevabile dall’occhio umano. A causa dell’attività vulcanica di Io, nell’atmosfera sono presenti anche sali come il cloruro di sodio e il cloruro di potassio, dove vengono anch’essi scomposti dalla radiazione solare. Questo fa sì che le aurore su Io emettano un bagliore giallo-arancio (causato dal sodio) e risplendano nell’infrarosso (causato dal potassio).
In vista delle future missioni
Questa è stata la prima volta che gli astronomi hanno osservato questo bagliore infrarosso nelle atmosfere di queste lune. Inoltre, le nuove misurazioni hanno anche rivelato prove minime di vapore acqueo, che in precedenza si pensava fosse un componente delle atmosfere di Europa, Ganimede e Callisto. Si teorizza che tutte e tre le lune abbiano oceani interni sotto le loro superfici ghiacciate, e ci sono anche alcune prove provvisorie che il vapore acqueo nell’atmosfera di Europa possa derivare dall’attività del pennacchio. Si pensa che questi pennacchi siano collegati all’oceano interno della luna o ai serbatoi di liquidi all’interno del suo guscio ghiacciato.
Le osservazioni hanno anche mostrato come il campo magnetico inclinato di Giove faccia variare la luminosità delle aurore durante la rotazione del gigante gassoso. L’inclinazione di questo campo, di circa 10° dall’asse di rotazione di Giove rispetto all’inclinazione di 11° della Terra, significa che le lune sperimenteranno una maggiore interazione in determinati momenti della loro orbita. Infine, hanno anche notato come le atmosfere rispondessero rapidamente ai cambiamenti di temperatura causati dalla transizione tra l’esposizione alla luce solare e il passaggio all’interno dell’ombra di Giove.
Queste ultime osservazioni hanno aggiunto entusiasmo a quello che è già un campo di ricerca molto attivo. Nei prossimi anni, le agenzie spaziali invieranno altri esploratori robotici su Europa e Ganimede: l’Europa Clipper della NASA e il JUpiter ICy moon Explorer (JUICE) dell’ESA.
Riferimenti: Universe Today
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