Il James Webb sta rivelando nuovi segreti dei satelliti galileiani di Giove. In particolare Ganimede, la luna più grande, e Io, la più vulcanicamente attiva. Grazie alla sensibilità delle sue fotocamere a infrarossi e all’alta risoluzione del suo spettrometro, il Webb ha permesso due scoperte molto interessanti.
In un primo studio, gli astronomi descrivono il rilevamento di perossido di idrogeno intorno ai poli di Ganimede. Questa molecola (H2O2) è stata individuata grazie alle misurazioni di NIRSpec (Near InfraRed Spectrometer), e secondo gli scienziati è originata dall’impatto di particelle cariche sulla superficie ricoperta di ghiaccio della luna. La seconda ricerca invece, mostra il rilevamento di fumi solforosi su Io, anch’essa influenzata dalla vicinanza al gigante gassoso.
Il perossido di idrogeno ai poli di Ganimede
I ricercatori pensano che il perossido di idrogeno, rivelato nell’infrarosso dagli spettri ottenuti con Webb, sia prodotto da particelle cariche provenienti da Giove, che colpiscono il ghiaccio d’acqua intorno ai poli di Ganimede e rompono le molecole acquose in frammenti (un processo detto radiolisi). Questi poi si ricombinano, per formare H2O2.
Il motivo per cui la radiolisi si verifica principalmente attorno ai poli della luna, e non allo stesso modo su tutta la superficie, è il suo intenso campo magnetico che dirige le particelle cariche verso i poli. “Proprio come il campo magnetico terrestre dirige le particelle cariche dal Sole alle latitudini più elevate, causando l’aurora” ha spiegato Samantha Trumbo, postdoc presso la Cornell University, autore principale dello studio su Ganimede.
Rivelando la presenza di perossido di idrogeno ai poli di Ganimede, il Webb ci sta mostrando per la prima volta che le particelle cariche incanalate lungo il suo campo magnetico stanno alterando la chimica superficiale delle sue calotte polari. Trumbo e Michael Brown, professore di astronomia planetaria al Caltech, avevano precedentemente studiato il perossido di idrogeno su Europa, un altro dei quattro satelliti galileiani di Giove. Su Europa, tuttavia, il perossido era rilevabile su gran parte della superficie, perché non ha un campo magnetico per proteggersi dalle particelle in rapido movimento che sfrecciano attorno a Giove. Trumbo ha aggiunto:
Questo è probabilmente un processo molto importante e diffuso. Queste osservazioni di Ganimede forniscono una finestra chiave per capire come tale radiolisi dell’acqua potrebbe guidare la chimica sui corpi ghiacciati in tutto il Sistema Solare esterno, comprese le vicine Europa e Callisto.
Lo studio, pubblicato su ScienceAdvances, è reperibile qui.
L’ambiente sulfureo di Io
Le nuove osservazioni effettuate con il James Webb della luna Io mostrano diverse eruzioni in corso. In particolar modo, un aumento di luminosità in un complesso vulcanico chiamato Loki Patera, di recente osservato con la sonda Juno della NASA, e un’eruzione eccezionalmente brillante a Kanehekili Fluctus.
Quest’ultima osservazione rappresenta un nuovo record. Infatti, per la prima volta i ricercatori sono stati in grado di collegare un’eruzione vulcanica a una specifica caratteristica di emissione, prodotta dalle cosiddette transizioni “proibite” del gas monossido di zolfo (SO).
L’anidride solforosa (SO2) è il componente principale dell’atmosfera di Io, derivante sia dalla sublimazione del ghiaccio di SO2 che dalle eruzioni vulcaniche simili a quelle sulla Terra. Tuttavia, gli scienziati hanno trovato anche il monossido di zolfo (SO). Di solito questo è difficilmente rilevabile, perché dovuto a transizioni non favorite, ma è vitale per comprendere l’attività vulcanica.
Il Webb ha permesso di individuare gas incandescenti di SO, dimostrando per la prima volta la loro origine vulcanica. Questo legame tra il monossido di zolfo e i vulcani conferma un’ipotesi formulata vent’anni fa. Suggerisce che questo stato eccitato di SO è prodotto solo in calde bocche vulcaniche e, nell’atmosfera molto sottile di Io, rimane abbastanza a lungo da emettere la linea proibita che normalmente verrebbe soppressa dalle collisioni con altre molecole nell’atmosfera.
Il JWST osserverà nuovamente Io ad agosto 2023 con NIRSpec. L’osservazione imminente e quella precedente, avvenuta il 15 novembre 2022, sono state effettuate quando Io era all’ombra di Giove, in modo che la luce riflessa dal pianeta non coprisse la luce proveniente da Io.
Lo studio, pubblicato su JGR Planets, è reperibile qui.
