Giove

 

Il nostro caro itp si trova ad affrontare un lunghissimo viaggio per portarsi dal gruppo dei pianeti vicino al sole al gruppo dei pianeti più esterni del nostro sistema Solare. Certo che affrontare un viaggio così lungo non è una cosa semplice dal punto di vista psicologico, ma il nostro eroe è già collaudato a queste situazioni, basti pensare alle domeniche passate in casa da solo come un cane senza una donna, con la linea telefonica tagliata per non aver pagato la bolletta, senza una lira in tasca a causa del conto corrente in rosso e tante altre cosette. Ore e ore davanti alla televisione ad ascoltare le noiose trasmissioni televisive domenicali, davanti al computer a giocare al solitario alternati da momenti di sonnolenza per ricostruire una giornata virtuale che non è reale. Inizia perciò il grande viaggio. Documentiamoci subito per la prossima destinazione, pensa fra se e se l'itp e chiede al calcolatore i dati su Giove:

Giove è il più grande pianeta del Sistema Solare, la sua massa è 318 volte quella della Terra, mentre il suo diametro è pari a dodici volte il diametro terrestre. Per questo motivo esercita una notevole attrazione gravitazionale sugli altri corpi del Sistema Solare. La sua rivoluzione attorno ad un’orbita quasi circolare, avviene in 11 anni e 321 giorni terrestri, mentre la sua velocità di rotazione ha luogo in 9 ore e 55 minuti. Questa è la responsabile del notevole schiacciamento ai poli. Come avviene per il Sole, anche Giove, ruota in blocchi: più lentamente ai poli e più velocemente all’equatore.

Foto del pianeta Giove:

 

Abbiamo detto che verso il Sole ci sono i pianeti piccoli e rocciosi che ricevono una buona quantità di radiazione solare; invece al di là della fascia asteroidale, fatta eccezione per plutone, che sembra essere un pianeta roccioso, i pianeti sono grandi e gassosi per la loro relativa lontananza dal Sole, ricevono calore e luce in quantità molto ridotta. Se Marte è un oggetto interessante per le due analogie con la Terra, Giove appare interessante perchè presenta caratteristiche quasi stellari. Con telescopi amatoriali è possibile osservare i particolari più evidenti della superficie di Giove, di seguire il rapido movimento delle lune chiamate rispettivamente:Io, Europa, Ganimede e Callisto (oggi sono conosciuti almeno quattordici satelliti, ma soltanto i primi quattro sono visibili facilmente).

La superficie di Giove appare solcata da bande chiare e scure; le prime, di colore giallastro, vengono denominate zone, le seconde si dicono fasce e appaiono più rossicce.

Queste bande di varia tonalità attraversano il disco di Giove estendendosi dalle due parti dell'equatore per una cinquantina di gradi sia verso il polo nord sia verso il polo sud. I colori delle bande nelle regioni equatoriali sono dovute in tutta probabilità a differenze sia di temperatura che di composizione chimica.

Il fenomeno più impressionante che si può osservare sulla superficie del pianeta è la "grande macchia rossa": un gigantesco vortice che sembra sia prodotto da una differenza di temperatura fra il vortice e gli strati vicini. Questa teoria però non è ancora stata dimostrata in quanto non riesce a spiegare la persistenza (la macchia è stata osservata per la prima volta circa 100 anni fa) e le dimensioni (40000 per 15000 Km) di un tale fenomeno.

Dalle indagini spettroscopiche effettuate sulla luce riflessa dal pianeta si è rivelato che l'atmosfera di Giove è composta principalmente da idrogeno, elio, ammoniaca e metano. Sotto il primo strato di gas (quello che osserviamo nelle foto) dovrebbe esistere uno strato di gas portati allo stato liquido dall'enorme pressione dei gas soprastanti; verso il centro del pianeta dovrebbe trovarsi un nucleo di gas portati allo stato solido (idrogeno metallico).

Le indagini infrarosse effettuate sul pianeta hanno rivelato che Giove riemette verso lo spazio fino a 3 volte l'energia di quella che riceve dal Sole, questo fenomeno porta ad ipotizzare la presenza al centro del pianeta, di regioni in cui, per contrazione gravitazionale o per la presenza di materiali radioattivi, si siano innescati dei processi chimico/fisici che producono grandi quantità di energia termica.

Esiste la presenza attorno al pianeta di un sottilissimo anello di polveri del tutto simile, anche se in formato ridotto, a quello presente attorno a Saturno; questo anello è visibile solo osservandolo "in controluce", cioè da dietro il pianeta rispetto al Sole. La scoperta che sul satellite Io esiste una qualche attività vulcanica, unico altro corpo celeste oltre la Terra in cui è stata confermato un certo vulcanismo. La possibilità che su Europa esista, sotto una spessa coltre di ghiaccio secco, dell'acqua allo stato liquido. Dopo questa breve parentesi culturale, l'itp capisce che quello non è proprio un pianeta da toccare con mano ma solo da esplorare a distanza. Rimangono, però, interessanti i satelliti di Giove a cui bisognerebbe prestare molta attenzione, ecco che le vere destinazioni sono proprio quelli. Vediamo di dare un'occhiatina a questi satelliti, cosa ci dice il computer in merito?

Consideriamo il seguente elenco dei satelliti di Giove, ordinati secondo la distanza media crescente rispetto al pianeta:

Metis, Adraste, Amaltea, Tebe, Io, Europa, Ganimede, Callisto, Leda, Himalia, Lisitea, Elara, Ananke, Carme, Pasifae, Sinope.

Metis è il più interno dei satelliti di Giove fino ad ora conosciuti:

orbita: 128.000 km da Giove

diametro: 40 km

massa: 9,56e16 kg

Metis e Adrastea si trovano nell'anello principale di Giove. Essi possono essere la fonte del materiale che costituisce l'anello.

Adrastea è il secondo satellite gioviano :

orbita: 129.000 km da Giove

diametro: 20 km (23 x 20 x 15)

massa: 1,91e16 kg

Scoperto dallo studente universitario David Jewitt (che lavorava con Danielson) nel 1979 (Voyager 1).

Metis e Adrastea orbitano all'interno del raggio orbitale sincrono e dentro il limite di Roche. Essi possono essere sufficientemente piccoli da evitare la distruzione dovuta alle forze di marea, ma le loro orbite potrebbero decadere.

Amaltea è il terzo satellite di Giove:

orbita: 181.300 km da Giove

diametro: 189 km (270 x 166 x 150)

massa: 7,17e18 kg

Amaltea ed Imalia sono rispettivamente il quinto ed il sesto satellite di Giove in ordine di grandezza; Essi hanno circa la stessa grandezza ma raggiungono solo 1/15 della dimensione del satellite più grande, Europa. Come la maggior parte dei satelliti di Giove, Amaltea ruota in modo sincrono; il suo asse maggiore è puntato verso il pianeta. Amaltea è l'oggetto più rosso che possiamo osservare nel sistema solare. Questo colore è apparentemente dovuto ai solfuri originatisi da Io.

La sua dimensione e la sua forma irregolare ci fa pensare ch Amaltea sia un corpo rigido. La sua composizione è probabilmente più simile ad un asteroide che ai satelliti Galileiani.

Come Io, Amaltea irraggia più calore di quello che riceve dal Sole (probabilmente a causa delle correnti elettriche indotte dal campo magnetico di Giove).

Tebe è il quarto satellite di Giove tra quelli conosciuti:

orbita: 222.000 km da Giove

diametro: 100 km (100 x 90)

massa: 7,77e17 kg

Scoperto da Synnott nel 1979 (Voyager 1).

A questo punto ci chiediamo:

Quale ruolo giocano questi satelliti rispetto agli anelli di Giove? Non conosciamo molto riguardo questi satelliti. Anche i dati base quali la massa e le dimensioni non sono molto accurati. Da dove viene il calore emesso da Amaltea? 

I quattro satelliti maggiori di Giove sono: Io,


Europa

,

Ganimede

e

Callisto

, vennero osservati da Galileo nel 1610 e da allora sono chiamati "galileiani". Tutti e quattro hanno le dimensioni di un pianeta, e la loro luminosità è tale che potrebbero essere visti a occhio nudo, se non fossero troppo vicini al più luminoso Giove. Nel 1979 i galileiani sono stati studiati da breve distanza dalle sonde  Voyager, manovrate in modo da resistere al passaggio nel potente campo magnetico di Giove fino alla distanza di 27.8000 Km dal limite superiore delle nubi gioviane. Visti da terra, mediante piccoli telescopi, i galileiani appaiono disposti quasi in linea retta. Fra i satelliti di Giove il più vicino è Amaltea seguito da Io, Europa, Ganimede e Callisto i galileiani. Mentre questi satelliti percorrono orbite all'incirca circolari sul piano equatoriale di Giove, le orbite dei satelliti più esterni sono molto eccentriche, fortemente inclinate, molto perturbate dal Sole e neppure approssimativamente circolari. I satelliti più esterni hanno natura asteroidale. I satelliti Himalia, Elara e Lisitea formano un gruppo, trovandosi tutti alla stessa distanza media, avendo orbite inclinate tra 25o e 29o sul piano dell'orbita da Giove e differendo unicamente per l'eccentricità. I satelliti Pasifae, Sinope, Carme e Ananke formano un altro gruppo con direzione opposta alla rotazione di Giove; hanno, quindi, moto retrogrado. Le sonde che hanno avvicinato Giove hanno fotografato anche le strutture superficiali dei suoi satelliti maggiori:

Ed ecco una foto di Amaltea:

 

Io, il più interno dei satelliti galileiani, ha sulla sua superficie dei vulcani attivi. La vicinanza di Giove gli produce vistosi rigonfiamenti con uno sviluppo enorme di calore. Questi rigonfiamenti fanno pensare ad una continua modificazione morfologica della superficie.Leggermente più grande della Luna, ha una superficie con larghe chiazze rosse, mentre le macchie bianche e nere sono probabilmente depositi superficiali. L'apparente mancanza di crateri da impatto fa pensare che sia relativamente più giovane degli altri satelliti galileiani. La sua densità media è tra 3,5 e 3,0 kg/dm3.

foto del pianeta Io:

 

Ganimede, la più grande luna di Giove, presenta macchie bianche e zone scure, simili ai mari e ai crateri creati da impatto sulla Luna. La sua densità media è tra 1,9 e 1,8 kg/dm3. Ha una superficie ghiacciata con notevoli modificazioni tettoniche prodotte dal calore interno e dall'interazione con Giove. Ciò nonostante, Ganimede ha un campo magnetico intrinseco.

 

Immagine di Ganimede:

Callisto è il satellite galileiano più esterno oltre a essere anche il più scuro, benchè sia circa due volte più brillante della nostra Luna; anch'esso presenta molti crateri da alcuni dei quali emergono raggi luminosi. La sua densità media è tra 1,9 e 1,8 kg/dm3.

Immagine di Callisto:

 

 EUROPA

La struttura di Europa è estremamente complessa, nelle foto scattate dalle sonde si notano creste e fratture sulla superficie che hanno dato origine a forme geometriche particolari e zone più caotiche formate da singoli rilievi e avvallamenti. Alcune creste si sono formate a seguito di impatto meteorico, alle quali si sono sovrapposte strutture più giovani, evidenziando una probabile attività geologica. Altre, si sarebbero formate a seguito di una notevole attività tettonica, della quale al momento si sconosce solo in parte l'origine ed il meccanismo. Queste creste si sarebbero formate a seguito di uno spostamento delle placche di ghiaccio, e dai successivi scontri; probabilmente dovuti al calore mareale che si forma a seguito della forte azione di marea esercitata dal vicino Giove sul satellite (circa 10 volte minore di quello di Io.) Dalla analisi di alcune immagini è possibile presupporre che l'attività vulcanica abbia rimodellato la superficie. In più zone della superficie si notano improvvise fratture alla struttura geometrica probabilmente a causa di tale effetto .I vulcani dovrebbero aver cosparso la superficie di magma coprendo e levigando la superficie; altri dati di questo tipo di attività sono le diverse macchie scure visibili sulla superficie dovute alla eruzione di gas ed altri materiali rocciosi . Lo spettromento NIMS ha evidenziato sulla superficie di Europa una combinazione di ghiaccio di acqua e materiali idratati, avvalorando l'ipotesi dell'esistenza di acqua e ghiaccio.

Su Europa sono stati individuati soltanto 3 crateri da impatto dal diametro di 5 Km, a differenza delle altre lune gioviane. La struttura interna di Europa, e similare a quella della terra, secondo gli attuali modelli, è composta da un nucleo centrale solido composto da metallo, un oceano di acqua e ghiaccio dallo spessore di 50 km, e dallo strato superficiale composto da ghiaccio spesso 5 km. Si  evidenzia una zona, rimodellata a seguito di un impatto meteorico. Si nota la "frattura" delle creste.

La sonda Galileo dal 7 dicembre del 1995 sta orbitando intorno al sistema gioviano, come la 17ma luna. Le immagini e le  analisi che sta inviando sulla terra hanno rilevato inattese sorprese.

 Dalle osservazioni effuttuate a terra con spettrometri, e dal valore dell'albedo di Europa, 10 volte maggiore di quello della  nostra Luna, nonchè dalle immagini della sonda Voyager, già  sapevamo che la superficie era ricoperta da un manto di ghiaccio d'acqua. Ma grazie alla risoluzione delle immagini della Galileo,  sono stati evidenziati particolari che fanno supporre "una probabile quantità di acqua allo stato liquido " presente al disotto della superficie. Dalle elaborazioni di queste zone fratturate in zolle, è stato ricostruito un modello che potrebbe spiegare le fratture ed i crepacci (alcuni profondi 25 Km) che si sarebbero formati in seguito al movimento di questi blocchi. Questo movimento suggerisce che tali zolle galleggiano su uno strato di ghiaccio semi-fuso o di acqua, che si trova tra la superfice e lo strato più interno roccioso. Inoltre, il fatto che la superficie non sia butterata da crateri da impatto, e dal momento che Europa ha una  tenue atmosfera, non sufficiente a proteggere il suolo, è presumibile che la superficie sia in continuo movimento. Sono state trovate tracce di eruzioni derivanti da geyser o vulcani di ghiaccio, che hanno rimodellato la superficie. Attualmente però tali fenomeni non sono stati osservati. Confrontando le immagini della Galileo con quelle effettuate dalla Voyager, gli scienziati cercheranno di evidenziare tali attività. 

Alcuni scienziati hanno ipotizzato sull'esistenza di VITA su  Europa. Le condizioni ambientali, cosi come descritte potrebbero ospitare particolari organismi, ma attualmente non è possibile dare una risposta... . si potrebbe, però, avvalorare l'ipotesi che essendo sotto l'influenza di Giove, la crosta sottomarina potrebbe avere attività vulcaniche creando soffioni d'acqua calda. I soffioni d'acqua soffiando fuori anche gas solfurei, potrebbero dar luogo a giganteschi vermi tubolari, vuoti dentro per resistere alla pressione esterna in simbiosi con batteri in grado di respirare i gas velenosi.

 Il telescopio spaziale Hubble, ha identificato la presenza estremamente tenue di molecole di ossigeno nell’ atmosfera di Europa, luna di Giove. Questo fà di Europa il primo satellite nel quale è stato rilevata la presenza di ossigeno nell’ atmosfera, è solo il terzo oggetto del sistema solare oltre alla terra (i pianeti Marte e Venere hanno tracce di ossigeno nella loro atmosfera come si è visto prima).

foto della superficie di Europa:

 

Situato a 5 volte la distanza tra la terra ed il sole, Europa è molto freddo, ha una temperatura di -230 °F (-145°C), l’esistenza della vita non è improbabile. A differenza della terra, dove gli organismi si sono creati con una presenza del 25 % circa di ossigeno nell’ atmosfera, su Europa non può verificarsi il processo biologico. Europa ha una superficie ghiacciata, è esposto alla luce del sole e viene impattato dalla polvere intrappolate nel campo magnetico di Giove. Questo processo causa il congelamento del ghiaccio di acqua sulla superficie e produce vapore acqueo, contenente molecole di acqua. Dopo che il gas molecolare si è prodotto, questo viene sottoposto a una serie di reazioni chimiche dalle quale vengono prodotte molecole di idrogeno e ossigeno. Il peso relativamente leggero dell’idrogeno viene disperso nello spazio, mentre l’ossigeno si accumula nell’atmosfera con una estensione di 200 Km sulla superficie del pianeta. L’ossigeno lentamente si disperde nello spazio ma viene continuamente rifornito. Europa è approssimativamente grande come la Luna, ma la sua apparenza e composizione sono differenti. Il satellite ha una inusuale superficie solida composta di ghiaccio di acqua, liscia e senza crateri.

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