gov-civil-vilareal.ptPrevisione per la luna di Giove Ganimede: Estremamente freddo e… umido?
>Utilizzando una combinazione di dati vecchi e nuovi dal telescopio spaziale Hubble, gli astronomi hanno trovato vapore acqueo nell'atmosfera della luna di Giove, Ganimede, grande quanto un pianeta !
Questa è una notizia molto interessante, letteralmente: sulla maggior parte della luna fa troppo freddo per il vapore acqueo, ma in alcuni punti dove è più caldo ne hanno trovato la più alta abbondanza, indicando chiaramente che proviene dalla luce solare che riscalda la superficie. Inoltre, stranamente, un contributo del campo magnetico ridicolmente feroce di Giove.
Ganimede è la luna più grande del sistema solare , più grande di Mercurio, e se non fosse in orbita attorno a Giove sarebbe considerato un pianeta a sé stante. In effetti, è così grande da essere differenziato, nel senso che ha cose pesanti come ferro fuso e nichel nel suo nucleo, uno strato di roccia, e poi tra questo e la superficie un sostanziale oceano di acqua liquida a diverse centinaia di chilometri di profondità!
Ganimede, la luna più grande di Giove, ha un'atmosfera estremamente tenue con vapore acqueo al suo interno, causata dalla debole luce solare che riscalda la superficie. Credito: ESA/Hubble, J. daSilva
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La superficie è principalmente roccia e ghiaccio e la crosta è molto spessa. È improbabile che l'acqua dell'oceano sotto la superficie possa raggiungere la superficie.
Tuttavia, le osservazioni con lo Space Telescope Imaging Spectrograph (o STIS) su Hubble nel 1998*mostrava ossigeno atomico gassoso che brillava come un'aurora sulla superficie di Ganimede. La luna ha un debole campo magnetico (generato dal suo nucleo di ferro) che interagisce con quello straordinariamente potente di Giove. Questo dà energia all'ossigeno atomico, facendolo brillare.
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Le osservazioni nell'ultravioletto lontano nel 1998 della luna di Giove Ganimede dallo Space Telescope Imaging Spectrograph a bordo di Hubble mostrano che ha una sottile atmosfera di ossigeno atomico, che brilla come un'aurora a causa del debole campo magnetico di Ganimede. I modelli hanno indicato anche la presenza di vapore acqueo, scoperto nel 2021. Credito: NASA/ESA/Lorenz Roth
Ma da dove veniva l'ossigeno? I modelli della superficie prevedevano anche la presenza di molecole d'acqua, che sarebbero state colpite da particelle subatomiche accelerate dal campo magnetico di Giove. Questo li farebbe a pezzi, creando ossigeno. Ma non è stata rilevata acqua.
Così gli astronomi hanno effettuato nuove osservazioni nell'ultravioletto di Ganimede utilizzando lo spettrografo Cosmic Origins a bordo di Hubble . Hanno misurato molto attentamente due diverse lunghezze d'onda (pensatele come colori) della luce UV e hanno scoperto che il rapporto tra la luminosità dei due richiede la presenza di vapore acqueo; nessun'altra spiegazione è plausibile.
Quindi questa è una scoperta indiretta ma pur sempre una scoperta! Intendiamoci, l'atmosfera è straordinariamente sottile, circa un miliardo di molecole per centimetro cubo. In confronto, l'aria che stai respirando è 10 miliardi volte più denso. Stare su Ganimede non è molto diverso dallo stare nel vuoto.
È interessante notare che il vapore acqueo è più abbondante in superficie su quello che viene chiamato il punto subsolare , dove il sole splende verso il basso (pensalo come dove è mezzogiorno). Questa è la parte più calda della superficie, quindi è chiaro che il vapore proviene dalla luce solare che riscalda la superficie abbastanza da permettere alle molecole d'acqua di trasformarsi direttamente dal ghiaccio in un gas, un processo chiamato sublimazione . Ciò rende questo il primo e unico rilevamento finora di vapore acqueo sublimato dalla luce solare dal ghiaccio di qualsiasi luna nel sistema solare esterno. Abbastanza fresco.
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Una panoramica della scoperta del vapore acqueo nell'atmosfera di Ganimede. Credito: Goddard Space Flight Center della NASA
Una parte di tutto ciò che ho trovato particolarmente elegante è che hanno trovato più vapore acqueo sul lato posteriore di Ganimede rispetto al lato anteriore. Come tutte le lune del sistema solare, Ganimede ruota una volta per ogni volta che orbita attorno a Giove, mantenendo la stessa faccia verso di esso (come fa la nostra Luna con la Terra). Non è una coincidenza . Ma significa anche che un emisfero lunare è sempre rivolto nella direzione in cui si sta muovendo (come il parabrezza di un'auto), chiamato emisfero principale , e l'altro è sempre rivolto dall'altra parte, quindi è il emisfero finale .
Ma. Ganimede impiega una settimana per orbitare intorno a Giove una volta mentre Giove gira una volta ogni 10 ore . Ciò significa che il campo magnetico di Giove ruota molto più velocemente delle orbite di Ganimede, quindi questo a sua volta significa che il campo magnetico spazia sull'emisfero finale della luna. Ancora una volta, molte particelle subatomiche vengono catturate nel campo, quindi colpiscono la superficie sul retro di Ganimede. Ciò cambia la chimica del ghiaccio lì, oscurandolo leggermente, quindi in realtà è leggermente più caldo alla luce del sole, circa -131° C (-204° F) rispetto a -125° C (-193° F). Non è molto, ma aiuta a creare più vapore acqueo sul lato finale rispetto a quello principale.
Il vapore acqueo esiste solo nel punto subsolare, che cambia nel corso dell'orbita di Ganimede; mentre guardi più lontano da quel punto, la quantità diminuisce precipitosamente. Ma quando il punto subsolare si trova nell'emisfero finale c'è molto più vapore acqueo, di un fattore sei volte , perché è leggermente più caldo. È stupefacente.
La spettacolare superficie dell'enorme luna di Giove Ganimede, vista dalla navicella spaziale Juno il 7 giugno 2021. Credito: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS
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Conosciamo l'esistenza di lune attorno a Giove almeno dai tempi di Galileo oltre 400 anni fa. Ma li stiamo ancora imparando, tramite modelli al computer della chimica e della fisica temperati da osservazioni prese sulla Terra e da navicella spaziale in orbita . Nel giugno del 2022 l'Agenzia spaziale europea prevede di lanciare l'esploratore di lune ghiacciate di Giove , o JUICE (adoro), che, dopo il suo arrivo nel 2030, orbiterà attorno a tre delle lune di Giove, incluso Ganimede. Cosa troveremo allora? Specialmente in Europa, dove l'oceano sotto la superficie potrebbe benissimo fuoriuscire in superficie?
Rimani sintonizzato. Sarà qualcosa di meraviglioso.
* Divulgazione completa: dal 1995 al 2000 ho fatto parte del team che ha costruito e calibrato STIS. Questo è uno dei motivi per cui amo scrivere di qualsiasi osservazione che lo usi!
