Hubble ha trovato la prima prova di vapore acqueo su Ganimede. Gli astronomi, per la prima volta, hanno scoperto delle prove per quanto riguarda la presenza di vapore acqueo nell’atmosfera della luna di Giove. La scoperta è stata pubblicata sulla rivista Nature Astronomy.
Il vapore acqueo individuato si forma quando il ghiaccio della superficie lunare sublima, ossia quando cambia il suo stato da solido a gassoso. Lo spostamento nell’atmosfera accade a causa della fuga termica del vapore acqueo dalla superficie ghiacciata della luna. I ricercatori, per effettuare la scoperta, hanno utilizzato sia i nuovi dati che quelli d’archivio raccolti dal telescopio spaziale Hubble, della NASA.
Ganimede è situata ad oltre 600 milioni di km di distanza. Il telescopio Hubble è in grado di seguire i cambiamenti sulla luna e rivelarne altre caratteristiche sulle lunghezze d’onda nell’ultravioletto e nel vicino infrarosso.
Le ricerche precedenti avevano fornito delle prove circostanziali che Ganimede, la luna più grande del sistema solare, contenesse una quantità di acqua paragonabile a tutti gli oceani presenti sulla Terra. Le temperature però sono talmente fredde che l’acqua presente sulla superficie è congelata.
L’oceano di Ganimede è situato a circa 160 chilometri sotto la crosta. Per questo, il vapore acqueo individuato, non può essere creato dall’evaporazione di questo oceano.
Le prove della presenza del vapore acqueo
Gli astronomi hanno attentamente riesaminato le osservazioni di Hubble degli ultimi due decenni, per poter trovare le prove della presenza del vapore acqueo.
Lo Space Telescope Imaging Spectrograph di Hubble, nel 1998, ha catturato le sue prime immagini nell’ultravioletto, le UV, di Ganimede. Queste hanno rivelato le bande aurorali, ossia dei nastri colorati di gas elettrificato. Grazie a queste informazioni è stato possibile fornire ulteriori prove che Ganimede possiede un debole campo magnetico.
Le somiglianze presenti nelle osservazioni nell’UV, sono state motivate con la presenza di ossigeno molecolare (O2). Nonostante ciò, alcune caratteristiche osservate non corrispondono alle emissioni previste da un’atmosfera di O2 puro. I ricercatori, hanno quindi concluso che questa discrepanza era probabilmente correlata a concentrazioni più elevate di ossigeno atomico (O).
Le analisi
Lorenz Roth, del KTH Royal Institute of Technology, di Stoccolma, in Svezia, che fa parte di un ampio programma di osservazione per supportare la missione Juno, della NASA, nel 2018, ha guidato il team che si proponeva di misurare la quantità di ossigeno atomico con Hubble.
Le analisi effettuate dal team univano insieme i dati di due strumenti. Il Cosmic Origins Spectrograph, di Hubble, risalenti al 2018, e le immagini d’archivio raccolte dello Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) dal 1998 al 2010.
I ricercatori, hanno così scoperto, con grande sospesa e contrariamente alle interpretazioni originali dei dati del 1998, che nell’atmosfera di Ganimede non c’era quasi per nulla la presenza di ossigeno atomico.
Questo significa che deve esserci un’altra motivazione per quanto riguarda le apparenti differenze nelle immagini dell’aurora UV. Lorenz Roth, insieme al suo team, ha quindi deciso di esaminare più da vicino la distribuzione relativa dell’aurora nelle immagini UV.
La temperatura della superficie di Ganimede, che varia molto durante il giorno, a mezzogiorno nei pressi dell’equatore, può divenire talmente calda che la superficie del ghiaccio rilascia, o sublima, piccole quantità di molecole d’acqua. Le differenze di temperatura osservate nelle immagini UV, effettivamente, sono direttamente correlate al punto in cui ci si aspetterebbe la presenza dell’acqua nell’atmosfera lunare.
Le immagini ultraviolette di Ganimede
Le immagini ultraviolette di Ganimede raccolte nel 2018 dallo Space Telescope Imaging Spectrograph di Hubble, hanno mostrato la presenza di uno schema molto interessante nelle emissioni osservate dall’atmosfera lunare.
La luna mostra delle bande aurorali. Queste sono in qualche modo simili agli ovali dell’aurora osservati sulla Terra e su altri pianeti con campi magnetici. Questa è quindi una prova illustrata che Ganimede possiede un campo magnetico permanente.
Le somiglianze nelle osservazioni ultraviolette sono state avvalorate dalla presenza di ossigeno molecolare. All’epoca in cui sono state raccolte le immagini le differenze riscontrate erano state motivate con la presenza di ossigeno atomico. Questo è in grado di produrre un segnale che rientra in una certa fascia di colore UV piuttosto che in un altro.
Lorenz Roth, ha spiegato che: “Fin’ora era stato osservato solamente l’ossigeno molecolare. Questo viene prodotto quando le particelle cariche erodono la superficie del ghiaccio. Il vapore acqueo, che abbiamo misurato, ora proviene dalla sublimazione del ghiaccio causata dalla fuga termica del vapore acqueo dalle regioni ghiacciate più calde”.
Conclusioni
La scoperta verrà utilizzata durante la prossima missione dell’ESA, JUICE. Il lancio e previsto nel 2022 mentre l’arrivo su Giove dovrebbe avvenire nel 2029. Le osservazioni, effettuate su Giove e tre delle sue lune, avranno una durata di almeno tre anni.
Lorenz Roth, conclude affermando che: “I nostri risultati possono fornire ai team dello strumento JUICE, delle informazioni molto preziose che possono essere utilizzate per perfezionare i loro piani di osservazione per ottimizzare l’uso del velivolo spaziale”.
La missione Juno, attualmente, sta esaminando molto da vicino Ganimede e ha recentemente rilasciato delle nuove immagini della luna ghiacciata. La comprensione del sistema gioviano potrebbe svelare la sua storia, la sua origine e la possibile presenza di ambienti abitabili.
Tutto ciò ci fornirà una migliore comprensione di come si formano ed evolvono i pianeti giganti gassosi e i loro satelliti. Inoltre, si spera che si possano individuare delle nuove intuizioni per quanto riguarda l’abitabilità dei sistemi esoplanetari simili a Giove.
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