Satelliti galileani di giove

Materie:Appunti
Categoria:Geografia Astronomica

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Testo

IO
Io è il quinto satellite di Giove fino ad ora conosciuti ed il terzo in ordine di grandezza; è il più interno dei satelliti Galileiani. Io è leggermente più grande della nostra Luna.
orbita: 422.000 km da Giove
diametro: 3630 km
massa: 8,93e22 kg
Io era una fanciulla amata da Zeus (Giove) e poi trasformata in giovenca in un vano tentativo di nasconderla alla gelosa Era. Scoperto da Galileo e Marius nel 1610. Al contrario degli altri satelliti del sisttema solare esterno, Io e Europa hanno una composizione simile a quella dei pianeti terrestri, essendo composti principalmente di silicati. Gli ultimi dati provenienti dalla Galileo indicano che Io possiede un nucleo metallico avente un raggio di almeno 900 km. La superficie di Io è completamente da quella degli altri corpi presenti nel sistema solare. Fu una grande sorpresa per gli scienziati della missione Voyager che per primi osservarono le immagini ravvicinate del satellite. Ci si aspettava di vedere numerosi crateri da impatto grazie ai quali poter stimare l'età di Io, ma la quasi assenza di queste strutture ha portato ad una stima molto più recente della superficie del satellite. Al posto dei crateri il Voyager 1 trovò centinaia di caldere vulcaniche. Alcuni di questi vulcani sono attivi! Foto straordinarie delle eruzioni attuali con pennacchi che raggiungono i 300 km di altezza ci sono sate inviate dai Voyager (a destra) e dalla Galileo (sotto). Questa può essere considerata una delle scoperte principali delle missioni Voyager; rappresente infatti la prima prova diretta che l'interno di altri corpi terrestri è ancora caldo ed attivo. Il materiale espulso dai grateri sembra essere composto di solfuri o ossidi di zolfo. Le eruzioni vulcani si sviluppano molto rapidamente. In soli quattro mesi (il tempo passato tra il passaggio del Voyager 1 e quello del Voyager 2) alcune si sono fermate mentre altre sono cominciate; anche i depositi che circondano i crateri sono visibilmente cambiati.
Le recenti immagini catturate con l'Infrared Telescope Facility della NASA posto sul Mauna Kea, Hawaii mostra una nuova eruzione di grandi dimensioni (a destra). Una nuova struttura è stata osservata vicino al Ra Patera dall'HST. Anche le immagini inviateci dalla Galileo ci mostrano notevoli cambiamenti nella superficie del satellite dal transito del Voyager. Queste osservazioni sono una prova dell'attività della superficie di Io.
Io possiede una straordinaria varietà di terreni: caldere profonde diversi chilometri, laghi di zolfo fuso (sotto a destra), montagne che non sembrano essere vulcani (a sinistra) fiumi lunghi centinaia di chilometri nei quali scorre un fluido a bassa viscosità (qualche tipo di solfuro?), e crateri vulcanici. Lo zolfo ed i suoi composti sono i responsabili della grande varietà di colori osservabili sulla superficie del satellite.
L'analisi delle immagini del Voyager hanno portato gli scienziati a credere che la lava che fluisce sulla superficie di Io sia composta principalmente di zolfo fuso. I seguenti studi all'infrarosso compiuti da Terra indicano però che l'ambiente è troppo caldo perché si tratti di zolfo liquido. Una delle teorie attuali prevede che si tratti di silicati fusi. Una recente osservazione dell'HST indica che il materiale potrebbe essere ricco di sodio. Queste diverse osservazioni si potrebbero spiegare con la presenza di materiali diversi in luoghi diversi. Alcune delle macchie più calde di Io raggiungono la temperatura di 1500 K contro una media della superficie pari a 130 K. Queste aree sono il principale meccanismo attraverso il quale Io disperde il suo calore. Tutta questa energia deriva probabilmente dalle interazioni mareali tra Io, Europa, Ganimede e Giove. Questi tre satelliti sono legati in orbite risonanti così che Io orbita due volte per ogni rivoluzione di Europa che a sua volta orbita con un tempo doppio rispetto a Ganimede. Sebbene Io, come la Luna mostri sempre la stessa faccia faces the same side toward its planet, the effects of Europa and Ganymede verso il pianeta, le influenze di Europa e Ganimede causano una legggera oscillazione del satellite. Questa oscillazione stira Io deformandolo di circa 100 metri (una marea di 100 metri!) e generando calore proprio come accade ad una gruccia che viene incurvata. (Mancando di un altro corpo che la perturbi, la Luna non è riscaldata allo stesso modo dalla Terra.) Io attraversa le lonee di forza del campo magnetico di Giove generando una corrente elettrica. Sebbene esigua rispetto al calore generato dalle forze di marea, questa corrente può arrivare a mille miliardi di watts. Questa strappa del materiale da Io andando a formare una protuberanza di intensa radiazione attorno a Giove. Le particelle che sfuggono da questa protuberanza sono in parte responsabili della particolarmente ampia magnetosfera di Giove. I dati più recenti indicano che Io, così come Ganimede, potrebbe avere un campo magnetico proprio.
Io ha una debole atmosfera composta di ossidi di zolfo ed altri gas .
A differenza degli altri satelliti Galileiani, Io contiene solo delle piccolissime tracce di acqua. Questo è probabilmente dovuto al fatto che al momento della formazione del sistema solare Giove era sufficientemente caldo da spingere gli elementi volatili nelle vicinanze di Io, ma non sufficiente caldo da spingerli oltre. Questioni aperte
• Sembra che Io stia emanando un'energia superiore a quella generata dalle forze di marea. Ci troviamo in un momento di intensa attività? Esiste qualche altra fonte di calore?
• Quale meccanismo governa l'attività vulcanica? Qual è il materiale espulso?
• Io possiede un campo magnetico? Se è così, quale è la sua origine?

Europa è il sesto satellite di Giove, il quarto in ordine di grandezza ed il secondo dei satelliti Galileiani. Europa è un po' più piccolo della Luna.
orbita: 670.900 km da Giove
diametro: 3138 km
massa: 4,80e22 kg
Europa era una principessa fenicia rapita e portata a Creta da Zeus, che assunta la forma di un toro bianco, si unì alla principessa concependo Minosse.
Scoperto da Galileo e Marius nel 1610.
Europa ed Io hanno una composizione simile a quella dei pianeti terrestri : sono infatti composti principalmente di silicati. A differenza di Io, però, Europa posside dei sottili strati esterni di ghiaccio. I dati proveniente dalla sonda Galileo indicano che Europa possiede una struttura interna stratificata con un probabile piccolo nucleo metallico.
Nessun corpo del sistema solare interno possiede una superficie simile a quella di Europa. Essa è particolarmente liscia: sono state osservate poche strutture di altezza superiore ai cento metri. Le formazioni principali sembrano essere strutture di albedo o rilievi molto bassi.
Ci sono pochi crateri su Europa; soltanto tre superano i 5 km di diametro. Questo potrebbe indicare una superficie piuttosto giovane e attiva. Il Voyager ha però mappato solo una piccola frazione della superficie ad alta risoluzione, per cui la sua età rimane una quetsione ancora aperta.
Le immagini della superficie di europa somigliano molto ai mari ghiacciati sulla Terra. E' possibile che al di sotto di questo strato di ghiacio esista uno strato di acqua profondo 50 km mantenuto liquido dal calore generato dalle forze di marea. Se così fosse, Europa sarebbe l'unico posto, Terra esclusa, contenente quantità significative di acqua allo stato liquido.
L' aspetto più singolare di Europa è una serie di strisce scure che attraversano l'intero globo. La più larga è di circa 20 km all'interno della quale toviamo zone di materiale più chiaro. L'ultima teoria ritiene che queste strutture siano originate da eruzioni vulcaniche o geiser.
Recenti osservazioni effettuate con l' HST rivelano che Europa ha una tenue atmosfera (1e-11 bar) composta di ossigeno. Tra tutti i 61 satelliti del sistema solare soltanto altri quattro (Io, Ganimede, Titano e Tritone) possiedono un'atmosfera. A differenza dell'ossigeno presente nell'atmosfera della Terra, quello di Europa non è sicuramente di origine biologica. L'ossigeno di Europa è stato infatti generato dalle particelle cariche provenienti dal Sole che colpendo la superficie ghiacciata hanno prodotto vapor acqueo che si è poi scisso in idrogeno ed ossigeno. L'idrogeno ha abbandonato il satellite lasciando l'ossigeno.
I Voyagers non posero molta attenzione ad Europa che però rappresenta uno degli obiettivi principali della missione Galileo. Le immagini provenienti dai primi due passaggi ravvicinati della Galileo sembrano confermare le teorie sulla giovane età della superficie di Europa. Ci sono regioni che somigliano molto al ai mari gelati terrestri al disgelo primaverile. L'esatta natura della superficie e delle regioni interne di Europa non è ancora chiara , ma sembra evidente la presenza di un oceano sotto la superficie ghiacciata.
La sonda Galileo ha trovato anche traccia di un debole campo magnetico (circa 1/4 di quello di Ganimede).
Questioni aperte
• Quanto è spessa la superficie ghiacciata? C'e dell'acqua liquida al di sotto del ghiaccio? La sonda Europa Orbiter potrebbe scoprirlo.
• Cosa sono le strisce che si osservano sulla superficie? Come si sono formate?
• Perché la superficie è così liscia?
• Europa è stato riscaldato da forze di marea così come Io? Per quanto tempo? Ci sono vulcani nascosti sotto il ghiaccio?
• La possibile presenza di acqua allo stato liquido e di vulcani su Europa lo pongono nella lista dei corpi sui quali è possibile la vita, sebbene le probabilità siano molto basse.
• È stata approvata l'estensione della missione Galileo. Se tutto andrà bene, la sonda continuerà per altri due anni a concentrare la propria attenzione su Europa.

Ganimede è il settimo ed il più grande dei satelliti di Giove ed il terzo dei satelliti Galileiani.
orbita: 1.070.000 km da Giove
diametro: 5262 km
massa: 1,48e23 kg
Ganimede era un ragazzo troiano di grande bellezza rapito da Zeus e trasformato in coppiere degli dei. Scoperto da Galileo e Marius nel 1610. Ganimede è il satellite più grande del sistema solare. Ganimede è più grande di Plutone e di Mercurio, ma la sua massa è solo la metà di quest'ultimo. Prima dell'incontro della Galileo con Ganimede si pensava che Ganimede e Callisto fossero composti da un nucleo roccioso circondato da un ampio mantello d'acqua o di acqua e ghiaccio con una superficie ghiacciata (si riteneva che anche Titano e Tritone avessero una struttura simile). L'interpretazione dei primi dati giunti a Terra suggerisce che Callisto ha una composizione uniforme, mentre Ganimede possiede una struttura differenziata intre strati: un piccolo nucleo di ferro fuso o di ferro e zolfo circondato da un mantello di silicati con uno strato ghiacciato in superficie. Ganimede è quindi simile ad Io con la differenza del ghiaccio superficiale. La superficie di Ganimede è composta di due tipi di terreno: uno vecchio, che si presenta come una regione scura ricca di crateri (a sinistra), ed un altro più giovane (ma pur sempre antico) rappresentato da una regione più chiara caratterizzata da una fitta rete di solchi e creste (a destra). La loro origine è chiaramente di natura tettonica, ma non ne conosciamo i dettagli. Sotto questo aspetto Ganimede sarebbe più simile alla Terra che a Venere o Marte (sebbene non vi siano tracce di una recente attività).
L'HST ha recentemente rilevato tracce di ossigeno nell'atmosfera di Ganimede, così come accaduto per Europa (Questo NON indica che sul satellite vi siano tracce di vita). Strutture a solchi e creste sono state osservate anche su Encelado, Miranda e Ariel, mentre le regioni più scure sono simili alla superficie di Callisto. Una estensiva craterizzazione è stata osservata su entrambi i tipi di terreno. La densità dei crateri indica un'età compresa tra i 3 ed i 3.5 miliardi di anni, simile a quella della Luna. Ci sono crateri sovrastanti i solchi superficiali ed altri che sono tagliati da questi, ad indicazione che anche questo sistema è piuttosto antico. Sono visibili anche crateri relativamente giovani (a sinistra). A differenza della Luna, comunque, i crateri sono più piatti, senza una depressione centrale ed un anello di montagne intorno che invece ritroviamo nei crateri della Luna e di Mercurio. Questo è probabilmente dovuto alla natura relativamente poco resistente della crosta ghiacciata che in tempi geologici può traboccare ed ammorbidire così i rilievi. I crateri più antichi cancellati dal ghiaccio lasciano solo una traccia fantasma conosciuta col nome di palinsesto (a destra). Il primo passaggio ravvicinato della Galileo ha rilevato che Ganimede possiede una propria magnetosfera incastonata al''interno di quella di Giove. Questa si è probabilmente generata in modo simile a quella terrestre come risultato diel movimento di materiale conduttivo nell'interno del satellite.
Questioni aperte
• Quale processo ha creato i solchi e le creste dei terreni più chiari?
• Perché Ganimede e Callisto sono così diversi?
Callisto è l'ottavo dei satelliti di Giove ed il secondo in ordine di grandezza. È il più esterno dei satelliti Galileiani.
orbita: 1.883.000 km da Giove
diametro: 4.800 km
massa: 1,08e23 kg
Callisto era una ninfa amata da Zeus ed odiata da Era. Era la trasformò in un orso e poi Zeus la mise in cielo (la possiamo vedere ancora oggi sotto forma di costellazione: l'orsa maggiore).
Scoperto da Galileo e Marius nel 1610.
Callisto è leggermente più piccolo di Mercurio ma possiede un terzo della massa del pianeta. A differenza di Ganimede, Callisto non sembra avere una struttura interna ben definita; I recenti dati trasmessi dalla Galileo ci rivelano però la presenza di una parziale stratificazione , con la percentuale di roccia che aumenta con l'avvicinarsi al centro del satellite. Callisto è composto per il 40% di ghiaccio e per il restante 60% di roccia e ferro (Titano e Tritone possiedono probabilmente una struttura simile).
La superficie di Callisto è completamente ricoperta di crateri. Essa è molto antica, come gli altipiani della Luna e di Marte. Callisto possiede la superficie più vecchia e ricca di crateri di qualsiasi altro corpo fino ad ora osservato. I crateri più grandi sono circondati da una serie di anelli concentrici che sembrano delle enormi screpolature lisciate dal lento movimento del gjiaccio. Il più grande di questi crateri si chiama Valhalla ( a destra). Con i suoi 4000 km di diametro, Valhalla è un drammatico esempio di bacino a multi anello, risultato di un massiccio impatto. Altri esempi di questo tipo sono Asgard (a sinistra), il Mare Orientale sulla Luna e il bacino Caloris su Mercurio.
Come per Ganimede, anche i crateri più antichi di Callisto sono collassati. Essi sono infatti privi di montagne, raggi e depressioni centrali comuni ai crateri della Luna e di Mercurio. Le immagini inviateci dalla Galileo (a sinistra) ci mostrano che in alcune aree esistono piccoli crateri in gran parte cancellati. Questo fatto suggerisce che ancora oggi vi sia qualche forma di attività sulla superficie del satellite seppur in continua diminuzione. Un altro oggetto interessante è la Gipul Catena, a long series of impact costituita da una serie di crateri allineati (a destra). Questo fenomeno è probabilmente dovuto all'impatto sulla superficie di Callisto di un oggetto frantumato dalle forze di marea di Giove (proprio come la cometa SL 9). La Galileo non ha rilevato alcun campo magnetico. A differenza di Ganimede, con i sui differenti tipi di terreno, su Callisto non ci sono tracce evidenti di un'attività tettonica. Mentre Callisto possiede una massa simile a quella di Ganimede, esso sembra aver avuto una storia geologica meno travagliata. La differenza tra i due satelliti costituisce una questione ancora da risolvere alla quale si stanno dedicando i planetologi; (potrebbe essere dovuta all'orbita e alle forze mareali di Ganimede). La "semplicità" di Callisto è un elemento che ben si presta al confronto con la complessità di altri mondi e potrebbe rappresentare una immagine di come potevano apparire gli altri satelliti Galileiani all'inizio della loro storia.

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