Ganimede: vapore acqueo sulla luna di Giove

Una nuova scoperta ha messo in luce la presenza di vapore acqueo su Ganimede la luna di Giove ed il più grande satellite del Sistema Solare.
Questa fotografia è stata ottenuta dalla JunoCam della sonda Juno della NASA durante il sorvolo del 7 giugno 2021: mostra Ganimede ripreso con il filtro verde. La fotografia è la somma ravvicinata di numerose “strisce”. Per vederla a colori bisogna attendere l’arrivo e l’elaborazione delle stesse immagini riprese però con i filtri rosso e blu, che saranno poi sovrapposte a questa. Credits: NASA JPL-Caltech

Un altra luna entra nel mirino di scienziati e ricercatori. Dopo Encelado ed Europa, adesso è il turno di un altro satellite, il più grande del sistema Solare: Ganimede. Come Europa, anche Ganimede è una luna di Giove e per la prima volta gli astronomi hanno scoperto prove di vapore acqueo nella sua atmosfera.

Il vapore si forma per sublimazione il passaggio di stato diretto da solido a gas. La scoperta (rif.) pubblicata sulla prestigiosa rivista Nature Astronomy, si basa sia su dati nuovi che su dati d’archivio del telescopio spaziale Hubble della NASA.

L’acqua di Ganimede

Dalle ricerche effettuate in passato sappiamo che Ganimede, contiene più acqua di tutti gli oceani della Terra. Tuttavia, così lontano dal Sole, le temperature sono molto fredde, per cui l’acqua sulla superficie è congelata. La massa d’acqua liquida invece, risiederebbe a circa 150 chilometri sotto la crosta di Ganimede quindi, il vapore acqueo, sulla Luna di Giove, non è dovuto all’evaporazione di questo oceano. Gli astronomi hanno riesaminato le osservazioni di Hubble degli ultimi due decenni per spiegare la presenza di questo vapore.

Nel 1998, lo Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) di Hubble ha catturato le prime immagini ultraviolette (UV) di Ganimede, rilevando in due foto “nastri colorati” di gas elettrificato chiamati bande aurorali molto simili a quelle terrestri. Questa scoperta ha dato prova del fatto che Ganimede possiede un campo magnetico permanente. Le somiglianze nelle varie osservazioni ultraviolette sono state spiegate dalla presenza di ossigeno molecolare (O2). Ma le caratteristiche osservate non corrispondono alle emissioni previste da un’atmosfera di O2 puro, quindi gli scienziati conclusero che questa discrepanza era probabilmente correlata a concentrazioni più elevate di ossigeno atomico (O).

Nel 1998, lo Space Telescope Imaging Spectrograph (Stis) di Hubble ha preso queste prime immagini ultraviolette di Ganimede.
Nel 1998, lo Space Telescope Imaging Spectrograph (Stis) di Hubble ha preso queste prime immagini ultraviolette di Ganimede. Credits: NASA, ESA, Lorenz Roth (Kth)

Dopo 20 anni, come parte di un programma di osservazione per supportare la missione Juno della NASA nel 2018, Lorenz Roth del KTH Royal Institute of Technology di Stoccolma, ha guidato il team che si proponeva di misurare la quantità di ossigeno atomico con Hubble. L’analisi ha quindi combinato i risultati di due strumenti: il Cosmic Origins Spectrograph (COS) di Hubble nel 2018 e le immagini d’archivio dello Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) dal 1998 al 2010. Con grande sorpresa ed in contrasto alle spiegazioni originali dei dati del 1998, i ricercatori scoprirono che nell’atmosfera di Ganimede non c’era quasi O2. Significa che deve esserci un’altra spiegazione per le apparenti differenze in queste immagini UV dell’aurora.

La nuova scoperta

Roth e il suo team hanno quindi esaminato come si distribuiscono queste aurore nelle immagini UV. La temperatura della superficie di Ganimede varia fortemente durante il giorno e nei pressi dell’equatore può diventare sufficientemente calda tanto da far sublimare la superficie ghiacciata, rilasciando piccole quantità di molecole d’acqua. In effetti, le differenze percepite nelle immagini UV sono correlate al punto in cui ci si aspetterebbe l’acqua nell’atmosfera lunare. “Finora era stato osservato solo l’ossigeno molecolare“, ha spiegato Lorenz Roth. “Questo viene prodotto quando le particelle cariche erodono la superficie del ghiaccio. Ma il vapore acqueo che abbiamo misurato, proviene dalla sublimazione del ghiaccio causata dall’innalzamento delle temperature nelle regioni ghiacciate calde“.

Questa scoperta anticipa i dettagli alla prossima missione dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA), JUICE, che sta per JUpiter ICy moons Explorer. JUICE è la prima missione nel programma Cosmic Vision 2015-2025 dell’ESA. Il lancio, previsto nel 2022, arriverà nei pressi di Giove nel 2029. Passerà almeno tre anni a fare osservazioni dettagliate del gigante gassoso e di tre delle sue lune più grandi, con particolare enfasi su Ganimede. Il satellite sarà considerato come il laboratorio naturale per l’analisi dell’evoluzione e della potenziale abitabilità di altri mondi ghiacciati. In più verrà approfondito il ruolo che svolge all’interno del sistema dei satelliti galileiani e delle interazioni magnetiche e plasma uniche con Giove.

I nostri risultati possono fornire ai team di JUICE informazioni preziose che possono essere utilizzate per perfezionare i loro piani di osservazione per ottimizzare l’uso del veicolo spaziale“, ha aggiunto Lorenz Roth. In questo momento, la missione Juno della NASA sta esaminando da vicino Ganimede e ha recentemente rilasciato nuove immagini della luna ghiacciata. Scoprire i dettagli del sistema gioviano è fondamentale per accrescere la nostra conoscenza sul Sistema Solare. Partendo dalla sua origine alla scoperta di ambienti abitabili, le due missioni ci forniranno una migliore comprensione di come si formano ed evolvono i pianeti giganti gassosi e i loro satelliti. Inoltre, si spera che si possano trovare nuove intuizioni sull’abitabilità dei sistemi esoplanetari simili a Giove.

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