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Spazio e Scienze

Com’è fatta Io, la luna vulcanica di Giove

Conosciamo meglio le caratteristiche di Io, la quinta luna di Giove, che è anche il corpo celeste più vulcanicamente attivo nel Sistema Solare.

Io è la quinta luna di Giove, oltre che il corpo celeste più vulcanicamente attivo nel Sistema Solare. Pennacchi di zolfo fuoriescono verso l'alto, fino a un'altezza massima di 300 chilometri. La superficie di questa luna vulcanica è costellata di laghi di lava e pianure allagate di roccia liquida.

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Un fotomontaggio di una foto scatta a Giove da New Horizons e di Io scattata durante il flyby di ottobre 2007. Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

I dati di Io

Età: Io è datata circa 4,5 miliardi di anni, indicativamente la stessa età di Giove.

Distanza da Giove: Io è la quinta luna di Giove, la sua distanza orbitale dal Gigante Gassoso è pari a circa 422.000 km. Io impiega 1,77 giorni terrestri a completare la sua orbita attorno a Giove, rispetto al quale è in rotazione sincrona, quindi rivolge sempre lo stesso lato a Giove, esattamente come la nostra Luna con la Terra.

Dimensione: Io ha un raggio medio di 1821,3 chilometri, il che la rende un po' più grande della nostra Luna. Ha una forma leggermente ellittica, con l'asse principale orientato verso Giove. Tra i satelliti galileiani Io è la terza, dopo Ganimede e Callisto, ma davanti a Europa sia per massa sia per volume.

Temperatura: la temperatura media della superficie di Io è pari a circa -130 gradi Celsius, con la conseguente formazione di nevai di anidride solforosa. Ma i vulcani di Io raggiungono i 1.649 gradi C, per questo Io è spesso indicata come un corpo celeste di fuoco e ghiaccio.

La scoperta

Io è stato il primo dei satelliti di Giove scoperti da Galileo Galilei l'8 gennaio del 1610. La storia narra che lo scienziato italiano abbia scoperto la luna il giorno prima, ma non riuscì a distinguere tra Io ed Europa – un'altra luna di Giove – fino alla notte successiva. La scoperta, insieme ad altre tre lune di Giove, segna il momento in cui fu trovato un satellite in orbita attorno a un pianeta diverso dalla Terra. È inoltre da segnalare che la scoperta di Galileo ha portato a comprendere che i pianeti orbitano attorno al Sole.

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Ricostruzione artistica della struttura interna di Io. Crediti: Xianzhe Jia (Università del Michigan) e Krishan Khurana (UCLA)

Galileo ha battezzato questa luna come Giove I. A metà del 1800 è stata poi ribattezzata Io. Nella mitologia greca Io era una sacerdotessa di Era (la moglie di Zeus) e la figlia di Inaco, il re di Argo. Zeus si innamorò di lei, ma la trasformò in una giovenca per evitare di essere scoperto con lei dalla moglie Era.

Diversi veicoli spaziali si sono avvicinati alle lune di Giove. Il primo è stato la sonda Pioneer 10, nel 1973, seguita da Pioneer 11 nel 1974. Le sonde Voyager 1 e Voyager 2 ci hanno spedito foto sorprendenti durante i loro flyby. La sonda Galileo passò a una distanza minima di 261 km dalle superfici delle lune galileiane e ci inviò immagini dettagliate.

Caratteristiche di Io

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Immagine ultravioletta del polo nord di Giove scattata dall'Hubble Space Telescope. Crediti: LPAP / Université de Liège

L'interno di Io è composto da un nucleo di ferro o di solfuro di ferro e da uno strato esterno di un silicato marrone che dà al pianeta quella colorazione gialla a chiazze arancioni, nere, rosse e bianche. Sulla base dei dati provenienti dai modelli scientifici, Io si sarebbe formata in una regione attorno a Giove in cui il ghiaccio d'acqua abbondava. Questo, insieme al calore di Io, non esclude che potessero esserci le condizioni per la vita, anche se le radiazioni di Giove potrebbero avere spazzato via tutta l'acqua dalla superficie.

La caratteristica peculiare di questa Luna sono i suoi vulcani. A parte la Terra, Io è l'unico corpo celeste conosciuto nel Sistema Solare ad ospitare vulcani attivi. La scoperta risale alla missione Voyager della NASA nel 1979.

L'attività vulcanica è il risultato della forza di marea durante l'orbita ellittica irregolare di Io attorno a Giove. La superficie rocciosa di Io subisce rigonfiamenti verso l'alto e verso il basso fino a 100 metri.

Proprio a causa dell'attività vulcanica, l'atmosfera di Io contiene principalmente biossido di zolfo. Inoltre l'orbita di Io attraversa le potenti linee magnetiche del campo di forza di Giove. Le forze magnetiche durante la rotazione attorno a Giove investono l'atmosfera di Io a una velocità di circa una tonnellata al secondo, e il materiale compone una nuvola di radiazioni a forma di ciambella chiamata toro di plasma. Alcuni degli ioni sono attirati nell'atmosfera alta di Giove e creare aurore.

Misteri esplosivi

L'ambiente di Io è stato oggetto di un intenso monitoraggio negli ultimi anni perché gli scienziati stanno cercando di spiegare perché questa luna abbia i vulcani più attivi del Sistema Solare. Le recenti scoperte riguardano sia le osservazioni della luna sia la composizione interna, che può essere solo dedotta.

 

Uno studio del 2015 ha spiegato perché i vulcani più attivi di Io si trovassero in zone differenti rispetto a dove gli scienziati pensavano che dovessero essere. Al contrario dei modelli precedenti, secondo cui le zone con il riscaldamento più intenso avrebbero dovuto ospitare i vulcani più attivi, la zona più attiva di Io attualmente si trova più a est. Lo studio suggerisce che se al suo interno ci fosse un oceano di roccia fusa e allo stato solido, queste ultime sfregherebbero le une contro le altre e darebbero come risultato la discrepanza che gli scienziati hanno osservato.

Maggiori dettagli sulla superficie di Io si possono dedurre anche da una mappa del 2012 pubblicata dalla US Geological Survey – la prima ad includere l'intera superficie della luna. Secondo i ricercatori proprio in questa mappa potrebbero esserci informazioni sull'attività vulcanica, tra le altre cose. L'immagine comprende osservazioni delle sonde Voyager 1, Voyager 2, e Galileo.

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Al momento non vi è alcuna missione specificamente progettata per studiare Io, ma ci sono e ci saranno missioni nelle vicinanze della luna, tra cui Juno che è attualmente in corso. Si attende poi la missione Europa della della NASA (forse nel 2030), e quella dell'Agenzia spaziale europea JUICE (Jupiter Icy Moon Explorer, che si concentrerà su Europa, Ganimede e Callisto). Nel frattempo proseguono le osservazioni da Terra: a volte i vulcani di Io hanno eruzioni abbastanza violente da produrre immagini spettacolari anche da così lontano.

Nota: questo articolo è il terzo di una interessante serie di contenuti che illustra in sintesi come sono fatte le principali lune del Sistema Solare. Ci vediamo la prossima settimana per la puntata successiva! La lista riepilogativa dei contenuti pubblicati finora di questa serie è a questo link.