La terra è un pianeta geologicamente attivo, con costanti eruzioni vulcaniche e terremoti dovuti alla tettonica delle placche. Ci sorprendono i fenomeni violenti come le eruzioni dei numerosi vulcani presenti nella cintura di fuoco. Oppure le lunghe eruzioni effusive dei vulcani hawaiani, ma tutto ciò è nulla in confronto a ciò che accade sulla superficie di Io, la luna più interna di Giove.
Io, nome derivato da una delle tante amanti di Zeus, è il satellite naturale più denso di tutto il sistema solare e quello più attivo geologicamente, con oltre 400 vulcani. Questa attività è dovuta al riscaldamento mareale che fonde le rocce, generando immensi vulcani. A loro volta le forze mareali sono originate dall’influenza gravitazionale di Giove (con il quale Io si trova in blocco mareale, cioè gli rivolge sempre la stessa faccia). I vulcani di Io eruttano principalmente gas di zolfo, che danno il particolare color giallo/arancione alla luna.
Uno studio guidato dall’astronoma Imke de Pater dell’università di Berkeley, ha mostrato per la prima volta gli effetti diretti dell’attività vulcanica sull’atmosfera di Io. Questa ricerca è stata condotta utilizzando l’Atacama Large (sub)Millimeter Array (ALMA), un radiointerferometro situato a 5000 metri d’altitudine nel deserto di Atacama.
I risultati della ricerca
Le osservazioni dell’atmosfera hanno avuto inizio a marzo del 2018, e hanno permesso lo studio della luna durante le sue varie fasi orbitali, soprattutto prima e dopo le eclissi gioviane. Le temperature dell’atmosfera di Io quando passa attraverso il cono d’ombra del gigante gassoso crollano, questo genera cambiamenti di stato dei vari gas dell’atmosfera. Nonostante la sua bassa densità, (circa un miliardo di volte più sottile dell’atmosfera terrestre), capendo l’atmosfera di Io possiamo comprendere di più anche i processi sotto la superficie.
Già nel 2014 uno studio pubblicato nell’American Astronomical Society aveva mostrato incertezze su quale fosse l’origine principale dell’atmosfera di IO. Questa è composta per gran parte da anidride solforosa e monossido di zolfo, che possono avere origine o dal degassamento vulcanico oppure dalla sublimazione della superficie ghiacciata, quando questa è esposta alla luce solare dopo le eclissi.
Osservando Io quando passa nell’ombra di Giove, si è notato che l’anidride solforosa presente in atmosfera si condensa sulla superficie e che solo quella di origine vulcanica è visibile. In questo modo si può calcolare la quantità di questo gas immesso in atmosfera tramite la sola attività vulcanica.
La sensibilità e la risoluzione di ALMA hanno permesso agli astronomi di osservare per la prima volta in maniera nitida i pennacchi di anidride solforosa (SO2) e monossido di zolfo (SO) espulsi dai vulcani. Attraverso le immagini ottenute, il team di ricerca ha calcolato che i soli vulcani producono circa il 30-50% dell’atmosfera di Io.
Le osservazioni di ALMA hanno mostrato anche un terzo gas proveniente dai vulcani, il cloruro di potassio (KCl). La particolarità di questa osservazione è che questo gas è stato osservato in regioni in cui non sono presenti gli altri due. Il motivo è da ricondurre ai diversi serbatoi di magma. La conclusione è quindi che sotto la crosta di Io ci sono differenti composizioni magmatiche che alimentato i vulcani in superficie.
Gli sviluppi futuri
La finalità di questa ricerca non si limita allo studio della composizione atmosferica di Io e dei suoi vulcani. Serve anche a capire meglio il meccanismo delle forze mareali che generano il riscaldamento interno della luna. Un mistero che rimane ancora irrisolto riguarda anche la misurazione della temperatura della bassa atmosfera del satellite.
Il team di ricerca spera di poter utilizzare nuovamente ALMA per risolvere quest’altro quesito. Per fare ciò, bisogna osservare Io per un periodo di tempo più lungo, in fasi orbitali in cui la luna è esposta alla luce solare. Durante questo periodo Io ruota di decine di gradi, di conseguenza il team dovrà sviluppare un software per ALMA che permetta di avere immagini nitide che evitino le sfocature dovute alla rotazione.
L’articolo scientifico completo: ALMA Observations of Io Going into and Coming out of Eclipse.
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