Gli astronomi hanno utilizzato i set di dati d’archivio del telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA per rivelare per la prima volta la presenza di vapore acqueo nell’atmosfera della luna di Giove, Ganimede. Si tratta risultato di una fuga termica del vapore acqueo dalla superficie ghiacciata di questa luna lontana.
Una luna non così piccola
La luna di Giove, Ganimede, è la luna più grande – e il nono oggetto più grande – nel Sistema Solare. Potrebbe contenere più acqua di tutti gli oceani della Terra, ma le temperature sono così fredde che l’acqua sulla superficie si congela e l’oceano si trova a circa 160 chilometri sotto la crosta. Tuttavia, dove c’è acqua potrebbe esserci la vita come la conosciamo. Identificare l’acqua liquida su altri mondi è cruciale nella ricerca di pianeti abitabili oltre la Terra. E ora, per la prima volta, sono state trovate prove di un’atmosfera d’acqua sublimata sulla luna ghiacciata Ganimede.
Nel 1998, lo Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) di Hubble ha scattato le prime immagini ultraviolette (UV) di Ganimede, che hanno rivelato un modello particolare nelle emissioni osservate dall’atmosfera lunare. La luna mostra bande aurorali che sono in qualche modo simili agli ovali aurorali osservati sulla Terra e su altri pianeti con campi magnetici. Queste immagini erano quindi una prova illustrativa che Ganimede ha un campo magnetico permanente. Le somiglianze tra le due osservazioni nell’ultravioletto sono state spiegate dalla presenza di ossigeno molecolare, O2. Le differenze erano spiegate all’epoca dalla presenza di ossigeno atomico, O, che produce un segnale che influenza un colore UV più dell’altro.
Uno strumento per misurare la quantità di ossigeno atomico
Come parte di un ampio programma di osservazione per supportare la missione Juno della NASA nel 2018, Lorenz Roth, del KTH Royal Institute of Technology di Stoccolma, Svezia, ha guidato un gruppo che si è proposto di catturare gli spettri UV di Ganimede con lo spettrografo Cosmic Origins (COS) di Hubble, strumento per misurare la quantità di ossigeno atomico. Hanno effettuato un’analisi combinata di nuovi spettri presi nel 2018 con il COS e le immagini d’archivio dallo strumento STIS del 1998 e del 2010. Con loro sorpresa, e in contrasto con le interpretazioni originali dei dati del 1998, hanno scoperto che non c’era quasi nessun ossigeno atomico nell’atmosfera di Ganimede. Ciò significa che deve esserci un’altra spiegazione per le apparenti differenze tra le immagini dell’aurora UV.
La spiegazione è stata poi scoperta da Roth e colleghi nella relativa distribuzione delle aurore nelle due immagini. La temperatura della superficie di Ganimede varia fortemente durante il giorno, e intorno a mezzogiorno vicino all’equatore può diventare sufficientemente calda tanto che la superficie ghiacciata rilasci alcune piccole quantità di molecole d’acqua. In effetti, le differenze percepite tra le immagini UV sono direttamente correlate al punto in cui ci si aspetterebbe l’acqua nell’atmosfera lunare.
“Inizialmente era stato osservato solo l’O2”, ha spiegato Roth. “Questo viene prodotto quando le particelle cariche erodono la superficie del ghiaccio. Il vapore acqueo che abbiamo ora misurato proviene dalla sublimazione del ghiaccio causata dalla fuga termica del vapore di H2O dalle regioni ghiacciate calde.
Osservazioni dettagliate di Giove
Questa scoperta anticipa la prossima missione JUpiter ICy moons Explorer (JUICE) dell’ESA, la prima missione nel programma Cosmic Vision 2015-2025. Previsto per il lancio nel 2022 e l’arrivo su Giove nel 2029, impiegherà almeno tre anni a fare osservazioni dettagliate di Giove e di tre delle sue lune più grandi, in particolare su Ganimede, come corpo planetario e potenziale mondo abitabile. Ganimede è stato identificato per un’indagine dettagliata perché fornisce un laboratorio naturale per l’analisi della natura, dell’evoluzione e della potenziale abitabilità dei mondi ghiacciati in generale e del ruolo che svolge all’interno del sistema dei satelliti galileiani e delle sue interazioni magnetiche e plasma uniche con Giove e il suo ambiente.
“I nostri risultati possono fornire ai team dello strumento JUICE informazioni preziose che possono essere utilizzate per perfezionare i loro piani di osservazione per ottimizzare l’uso del veicolo spaziale”, ha aggiunto Roth.
Comprendere il sistema gioviano e svelare la sua storia, dalla sua origine al possibile emergere di ambienti abitabili, 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 trovare nuove intuizioni sul potenziale per l’emergere della vita nei sistemi esoplanetari simili a Giove.
