A PROPOSITO DI GIOVE ....

In quest'articolo tratteremo di come è visto il pianeta Giove alla luce delle recentissime scoperte della sonda Galileo. Sul pianeta Giove, grazie alle osservazioni da terra, si erano elaborate diverse teorie che vertevano principalmente sul fatto che si trattava di un pianeta gassoso di grosse dimensioni simile agli altri grandi pianeti esterni gassosi.

L'invio delle sonde automatiche Pioneer e alla fine degli anni settanta delle sonde Voyager avevano aumentato gli interrogativi invece di rispondere ai quesiti che si erano creati con le osservazioni terrestri, o meglio avevano sollevato più dubbi di risposte. Era chiaro che si aspettava con ansia una nuova sonda che chiarisse gli aspetti misteriosi di Giove.

La sonda Galileo aveva due obiettivi principali:
1) l'osservazione dettagliata dell'atmosfera gioviana esterna e interna
2) lo studio dei "satelliti medicei"

1)L'immensa e complessa atmosfera di Giove mostra una ricca varietà di fenomeni. L'atmosfera del pianeta gigante è caratterizzata dalla presenza di bande di nubi, alternativamente più chiare e più scure, larghe poco meno di 20.000 km allineate parallelamente e in modo simmetrico all'equatore.A queste fasce sono associate correnti a getto, esse si alternano a diverse latitudini da est ad ovest o al contrario. Tra le regioni di contatto tra le bande vengono osservate numerose strutture a forme d'ovale, che hanno l'aspetto d'enormi cicloni tropicali. La più grande di queste è la Grande Macchia Rossa, che esiste da almeno trecento anni, da quando risalgono le prime osservazioni tele- piche. Uno dei quesiti da risolvere ancora è come queste morfologie superficiali atmosferiche possano esistere per tanto tempo. Recentemente si sono visti fondere due ovali bianchi, che hanno creato un'immensa struttura grande come la Terra. A differenza d'altre analoghe strutture non si riesce ad osservare al di sotto delle nuvole; sappiamo soltanto che la temperatura è di -157 °C, un grado in meno rispetto alle regioni circostanti, la quale potrebbe aver causato la creazione di un intenso strato di nuvole, impedendo di vedere in profondità.
Nell'atmosfera di Giove è inoltre presente un'intensa attività elettrica che si manifesta con fulmini, osservati più volte dalla sonda Galileo. I fulmini sono indicatori di moti convettivi e di precipitazioni, processi che rappresentano le principali sorgenti d'energia dell'atmosfera sia terrestre sia gioviana; in entrambe l'energia viene trasferita dalle regioni interne più calde a quelle esterne più fredde con moti convettivi.
I fulmini si trovano in corrispondenza delle zone cicloniche. I cicloni sono distribuiti in direzione tendenzialmente parallela all'equatore: essi assomigliano alle imponenti nubi temporalesche delle zone equatoriali terrestri.
Gli anticicloni gioviani invece appaiono stabili, permanenti e tendono ad assumere una forma ovale, senza scariche elettriche. Sembra che essi si mantengono fondendosi con strutture più piccole che si formano nelle regioni periferiche delle zone cicloniche. Non sappiamo ancora se le precipitazioni gioviane sono formate da pioggia o da neve. Sulla Terra perché si possa avere la generazione e l'accumulo di cariche elettriche è necessaria la presenza d'acqua allo stato liquido o ghiacciato; questo richiederebbe che anche Giove sia relativamente umido, argomento ancora molto controverso. Non è facile osservare l'acqua sul pianeta, perché è nascosta da nubi d'ammoniaca e, per colmo della sfortuna la sonda (orbiter), sganciata dalla Galileo nel dicembre del 1995, penetrò in una regione molto secca del pianeta. In ogni caso le telecamere dell'orbiter hanno osservato strutture atmosferiche molto profonde, localizzate in prossimità delle zone convettive delle regioni cicloniche: dovrebbero essere nubi formate da vapore acqueo. Con queste immagini si è avuta la quasi certezza della presenza di grosse quantità d'acqua e che nelle regioni cicloniche dell'atmosfera gioviana si verificano grosse precipitazioni d'acqua. Questo è un grosso passo avanti nel capire quale sia una delle fonti d'energia che alimentano l'intensa attività atmosferica del pianeta gigante.

2) lo studio dei "satelliti medicei"
Esamineremo ora i quattro satelliti principali di Giove, scoperti da Galileo Galilei, chiamati medicei in onore della corte "illuminata" della famiglia dei Medici.

Partiamo con il più vicino al pianeta Giove: IO.

IO
E' il più attivo corpo planetario del sistema solare, in quanto è caratterizzato da una grossa attività vulcanica. I pennacchi eruttivi raggiungono anche i 140 chilometri di quota, grazie anche alla bassa forza di gravità locale. La sonda Galileo ha visto, in diretta, il cambio reale d'ampie zone (morfologicamente parlando) della sua superficie, nell'intervallo di un mese.
IO è troppo piccolo perché giustifichi quest'intensa attività vulcanica e dal tempo della scoperta (dovuta alle sonde Voyager) il principio responsabile che la generava è rimasto un mistero per molti anni. Si era capito che era un fenomeno che durava da molto tempo, forse dal consolidamento del satellite stesso. A ciò si era arrivati scoprendo un anello di gas d'azoto lungo tutta l'orbita di IO intorno a Giove. Quest'anello per motivi gravitazionali sarebbe instabile, dato che il gas poco a poco tende a "cadere" verso Giove stesso. Invece il fatto che rimanga stabile è dovuto all'attività vulcanica del satellite: i suoi vulcani, con le loro emissioni di gas, continuano a rigenerarlo ed a farlo apparire stabile.
Ma come si spiega l'intensa attività vulcanica di IO?
Usando le vecchie foto d'archivio delle sonde Voyager, confrontate con quelle recenti della navicella Galileo, si è capito che è Giove il responsabile del fenomeno con il suo potente campo gravitazionale, devastando in pratica il satellite. La parte del satellite esposta al pianeta viene attratta notevolmente verso di esso molto di più della parte non esposta, dando origine a fortissime azioni mareali manifestandosi con il sopracitato vulcanesimo.

EUROPA
L'estensione della missione della sonda Galileo verte su esso. Perché? EUROPA è il più piccolo dei satelliti galileiani. Il suo diametro è di appena 3138 chilometri. Ma anche su di esso gli scienziati dovevano togliersi dei grossi dubbi nati con l'invio delle sonde Voyager. I quesiti più importanti erano due:

- la spiccata disomogeneità sulla distribuzione dei crateri da impatto (alcune zone ricchissime d'eventi meteoritici, altre totalmente povere);
- la mancanza dei grossi bacini da impatto, presenti invece su GANIMEDE e su CALLISTO.

La sonda Voyager ci aveva consegnato un'immagine di un mondo di ghiaccio, liscio come una palla da biliardo. Evidentemente il sottosuolo del satellite deve essere ricco di materiali molto fluidi che, venendo in superficie, a causa della bassissima temperatura superficiale, solidificano. Le immagini raccolte dalla Galileo ci mostrano segni d'ampie fratture richiuse in pochissimo tempo. Si è portati a credere che sotto la crosta ghiacciata ci sia acqua allo stato liquido. L'energia liberata dagli impatti frattura la crosta e scioglie l'acqua degli strati più profondi che risalendo riempie buche e crepacci fino a cancellare ogni cosa. Rimangono solo dei corrugamenti circolari (lo stesso effetto di un sasso lanciato in una pozza).
Le zone più scure ci indicano che il ghiaccio d'acqua è contaminato da composti organici (carbonio) di colore scuro. Lo spessore della crosta non dovrebbe avere più di qualche chilometro dedotto
dal fatto che non sono presenti grosse strutture in superficie poiché sono sprofondate spaccando la crosta ghiacciata. Anche EUROPA dovrebbe avere un'attività vulcanica. Si pensa che sia sottomarina, influenzata in maniera determinante dal pianeta Giove. Si nota inoltre una diffusa tensione superficiale con punti di rottura, dove esce l'acqua. Nulla vieta di pensare che ci possa essere una qualche forma di vita primordiale vicino ai vulcani sottomarini, come accade sulla Terra nelle dorsali oceaniche.

GANIMEDE
Le informazioni su questo satellite sono molto interessanti. La sonda Galileo molto recentemente ci ha fornito un quadro molto dettagliato della sua struttura interna ed esterna.
Ganimede è il satellite più grande del Sistema Solare: il suo diametro supera i 5000 chilometri, maggiore di quello del pianeta Mercurio e la sua struttura interna e quella tipica di un pianeta vero e proprio. Le prime osservazioni su GANIMEDE risalgono alla fine degli anni '70 dalle sonde Voyager. Grazie ad esse si era potuto individuare una superficie ghiacciata e freddissima nettamente divisa in due tipi di terreni: ampie regioni poligonali scure ed antiche, separate da bande di fessure parallele chiare e molto più giovani. Con la sonda Galileo abbiamo appreso che le fessure parallele sono composte da decine di piccole striature distanziate di poche centinaia di metri. Per potersi piegare in questo modo la crosta ghiacciata del satellite doveva essere, in un passato non molto lontano, considerevolmente più sottile.
GANIMEDE assomiglia più ad un pianeta che ad un satellite. Ciò è dovuto alla sua struttura interna ben differenziata:

• un nucleo metallico, composto da una miscela di ferro e di solfuro di ferro dalle dimensioni non maggiori di 1600 km;
• uno strato roccioso di circa 1000 km;
• un guscio d'acqua di oltre 800 km (ghiaccio nei primi 200 chilometri e acqua liquida nella parti più profonde, per le enormi pressioni in gioco).

Altro elemento molto importante è la sua atmosfera composta da ossigeno e ozono. L'ossigeno liquido rimane assorbito nel ghiaccio finché la temperatura non supera i -170°C, dopo di che si libera in forma gassosa e nelle ore diurne dato che la superficie del satellite arriva a -120°C. Una parte di esso si trasforma in ozono grazie alla radiazione ionizzante (come sulla Terra).
Abbiamo un'altra caratteristica interessante: la presenza di materiale organico, (composti di carbonio) evidenziata dalle misure spettroscopiche e dalle riprese fotografiche della sonda, dovuta ai moltissimi impatti cometari oltre che meteoritici.
Riassumendo. Su GANIMEDE ci sono state, in certi momenti della sua esistenza, condizioni favorevoli alla vita: acqua allo stato liquido, abbondanza di composti organici, calore, ossigeno e schermo di ozono protettivo. Certamente sono stati brevi periodi e chiaramente insufficienti a stimolare la creazione della vita. Non dimentichiamoci, comunque che quelle iniziali condizioni sembrano caratterizzare la situazione di EUROPA: Non a caso, come abbiamo già citato, l'estensione della missione della sonda GALILEO verte su di esso.

CALLISTO
Questo satellite era considerato un corpo morto, ghiacciato, senza attività geologica. E' il più esternodei quattro satelliti maggiori. Come massa e dimensioni è poco più piccolo di GANIMEDE. Non ha un campo magnetico. Anche CALLISTO ha fornito comunque qualche interessante sorpresa. Essendo un corpo geologicamente morto dovrebbe avere una superficie ricca di crateri dovuti a impatti meteoritici. Invece la relativa mancanza di crateri specialmente quelli più piccoli, data la mancanza di attività geologica, dovrebbe essere spiegata dal movimento di detriti ghiacciati che, scivolando lungo i pendii dei sistemi collinari, mettono a nudo materiale fresco che risulta più brillante. Tutto questo indica che anche questo satellite ha una crosta di origine tettonica e che subisce le forti azioni mareali di Giove.

Riassumendo il "Sistema Giove" può essere considerato un vero e proprio sistema stellare in miniatura, dove al centro domina Giove e intorno ruotano i suoi satelliti. I principali sono anch'essi dei piccoli pianeti: si va dal vulcanesimo di IO, alla superficie ghiacciata di EUROPA, ai due diversi terreni di GANIMEDE, alla superficie relativamente craterizzata di CALLISTO.