GIOVE:il satellite galileiano Europa

Caratteristiche generali
È per dimensione il quarto satellite naturale di Giove, diametro=3121.6 km, ma per massa è uno dei più pesanti del Sistema Solare, massa di 4.88x1022kg. In 3.5512 giorni percorre un'orbita sincrona con Giove, inclinata sull'eclittica di 1.79o e con un raggio medio di 670.900 km: si parla di raggio medio in quanto la distanza da Giove oscilla attorno a tale valore a causa della leggera eccentricità orbitale, e=0.0094, mantenuta dai "disturbi" degli altri satelliti medicei.
Porta il nome della figlia di Agenore, re fenicio di Tiro, e sorella di Cadmo, fondatore di Tebe, che venne rapita e portata a Creta da Zeus.

Particolarità
Europa presenta una forma leggermente allungata verso Giove, a causa dell'attrazione gravitazionale che esso esercita, ma tale "rigonfiamento" varia in dimensioni a seconda della distanza dal pianeta, in tal modo una parte dell'energia di rotazione di Giove viene dissipata su Europa come riscaldamento mareale.
Questo processo, insieme alle azioni mareali degli altri satelliti galilaiani che sono in risonanza orbitale con Europa (Europa 1, Io 2 e Ganimede 1/2), potrebbe essere la causa dell'eccesso di temperatura di 5 °C, rispetto ai calcoli teorici, rilevato ai poli.
Foto di Europa presa dalla sonda Galileo

Struttura interna
Europa presenta una composizione simile a quella terrestre, come è desumibile dalla sua densità, 2.99 g/cm3; sembra che la crosta sia costituita da una struttra stratificata per circa 100 km di acqua in sottili strati, ghiacciata in superficie e probabilmente liquida in profondità con un sottostante strato di silicati e con un piccolo nucleo metallico di ferro e nickel.
Modello dell'interno di Europa È ormai certo che sotto la crosta ghiacciata di Europa ci sia uno strato di acqua salata liquida ad una temperatura prossima a 0oC, infatti sono state registrate dal magnetometro della sonda Galileo delle correnti elettriche in risposta ai cambiamenti del campo magnetico di Giove, correnti che creano su Europa un campo magnetico indotto. Questo oceano sembrerebbe avere le condizioni necessarie allo sviluppo di forme elementari di vita, per cui Europa era uno dei principali obiettivi della missione spaziale JIMO (Jupiter Icy Moons Orbiter), cancellata nel 2005 per motivi economici, che avrebbe dovuto trasportare un lander per lo studio del sottosuolo e la definitiva conferma della presenza di tale oceano sotterraneo. Si parla anche di un progetto di colonizzazione umana di Europa, il progetto Artemis, secondo cui alcuni scienziati vivrebbero dentro degli igloo, dove attraverso dei fori studierebbero l'oceano sottostante; si parla anche di usare delle strutture gonfiabili e di utilizzare dei sottomarini per studiare l'oceano subglaciale. Naturalmente ci sono delle grosse difficoltà da affrontare: l'alto livello di radiazioni dovuto alla vicinanza con Giove, circa 10 volte superiore a quella presente nelle fascie di Van Allen, poi la temperatura, che sulla superficie è di 103K; quindi i colonizzatori dovrebbero stare in luoghi sotto la superficie e uscire su di essa per periodi molto brevi.
Alcuni geologi sostengono che tale oceano abbia interagito raramente, se mai lo ha fatto, con la superficie, è il modello del "ghiaccio spesso", modello derivante dall'analisi geologica dei crateri più grandi di Europa, che sono circondati da cerchi concentrici e riempiti di ghiaccio fresco relativamente liscio; in tal caso sotto la crosta ghiacciata potrebbe esserci uno strato di ghiaccio "caldo" convettivo, con uno spessore complessivo della crosta ghiacciata di 10-30 km, il che porterebbe ad avere un oceano sottostante profondo fino a 100 km. Il modello "ghiaccio sottile" invece sostiene che la crosta di ghiaccio solido arrivi fino a 200 m di spessore e che sia direttamente in contatto con l'oceano liquido, per cui l'acqua liquida arriverebbe in superficie attraverso le fratture che su di essa si formano. Immagine della superficie di Europa; in basso a destra sono visibili le macule Thera e Thrace.

Foto in veri colori di alcune delle Minos Linea

Foto in falsi colori della Minos Linea: rosso e marrone= terreni con acqua e ghiaccio; celeste e blu= piani ghiacciati
Superficie
La superficie è praticamente priva di rilievi, è il corpo più liscio del Sistema Solare, e le sue foto somigliano a quelle dei mari ghiacciati terrestri (albedo=0.64); ci sono pochi rilievi superiori ai 100 m ed è solcata da un fitto intreccio di fratture scure, dette lineae, dai bordi diffusi ed irregolari, che rappresentano la caratteristica saliente della superficie. Tali lineae si interecciano fra loro, simili a quelle della banchisa polare e portano i nomi di persone legate al mito di Europa: Adonis Linea, Cadmus Linea, Minos Linea, Phoenix Linea, Udeus Linea, ....
Probabilmente le fratture sono dovute allo stress gravitazionale esercitato da Giove, anche se solo la più giovane ha la forma distinta e prevedibile per un corpo in rotazione sincrona col pianeta Giove; all'aumentare dell'età delle fratture queste mostrano orientamenti sempre più diversi, cosa spiegabile supponendo che la superficie di Europa ruoti più velocemente del suo interno, effetto facilmente realizzabile con un oceano sottosuperficiale che separa meccanicamente la superficie dal mantello roccioso isolandolo dagli effetti gravitazionali a cui è sottoposta la crosta ghiacciata. Ai bordi di tali "crepe" si vede chiaramente che quel bordo della crosta di Europa si è mossa ripetto agli altri bordi, inoltre confrontando le foto della Voyager con quelle della Galileo si è calcolato che la crosta fa un giro in più rispetto al suo interno ogni 10.000 anni.
Le crepe più larghe sono di circa 20 km con bordi scuri e una banda centrale più chiara, probabilmente causata da una serie di eruzioni vulcaniche, o da geyser, quando la superficie di Europa si allaga scoprendo gli strati più caldi (processo tipico quello delle dorsali oceaniche terrestri). In effetti il ghiaccio non presenta zone di subduzione e quindi il rinnovamento non avviene, come sulla Terra, per grandi placche ma per fratturazioni locali con riempimento delle "fratture" da parte del ghiaccio più fluido sottostante. Il suo colore scuro denota una certa ricchezza di minerali inglobati; la sonda Galileo ha fornito l'analisi spettrali delle grandi macchie rosso scuro che si vedono sulla superficie, che presentano analogie con lo spettro di laboratorio del solfato di magnesio.
Essendo la superficie di Europa completamente ricoperta da uno spesso strato di ghiaccio, in caso di impatto meteorico il cratere formatosi non si conserverà per lunghi periodi; infatti pochi crateri su Europa superano i 3 km di diametro, cosa che indica una superficie attiva e piuttosto giovane: basandosi su stime di bombardamento cometario avrebbe tra 20 e 80 milioni di anni; tuttavia le immagini inviate dalle sonde, soprattutto dalla Galileo, hanno permesso di rilevare tra le striature della superficie numerosi crateri grandi e piccoli, a cui sono stati dati i nomi di eroi e dei della bellezza o della fertilità celtici: Pwyll Crater, un cratere recente di 26 km di diametro, Angus Crater, Brigid Crater, Gwydion Crater, Morvra Crater, ....
I crateri da impatto presentano la caratteristica forma delle onde concentriche provocate dal "sasso in uno stagno", inoltre vengono immediatamente riempiti dai fluidi sottostanti.
Il cratere Pwyll
Foto del cratere, o macula, Tyre Sono state fotografate due strutture a raggiera molto grandi, resti di un grande impatto, a cui sono state attribuiti i nomi dei circoli di roccia celtici: Callanish e Tyre, una struttura craterica multiring di 140 km di diametro, formalmente identificata come macula.
Dai dati inviati recentemente dalla sonda Galileo e dalla elaborazione di precedenti immagini risulta che il rinnovamento dei ghiacci di Europa è molto attivo soprattutto per la risalita dalle fessure tra i blocchi di materiale più caldo: liquidi o ghiacci sottostanti, formando i cosiddetti "diapiri" ; nell'emisfero nord sono stati rilevati delle "lenticulae" circolari ed ellittiche, del diametro di circa 10 km, che portano il nome di dei ed eroi celtici e che possono avere la forma di cupole, di buche, di regioni di colore scuro e lisci, o presentare una superficie confusa, ruvida e irregolare.
Le lenticulae a cupola sono state chiamate regiones e portano i nomi dei luoghi dei miti celtici: Argadnel Regio, Dyfed Regio, Moytura Regio, Tara Regio, ...; la loro parte superiore sembra essere costituita da materiale simile rispetto a quello del terreno pianeggiante circostante, quindi si sono probabilmente formate a seguito di un moto di sollevamento della superficie, causato ad esempio da diapiri di ghiaccio meno freddo che sono risaliti attraverso i ghiacci della crosta, analogamente a quanto il magma fa sui pianeti di tipo terrestre. Foto della zona dell'emisfero nord con alta densità di lenticulae
Dettaglio della Thera Macula e della Thrace Macula Le regioni pianeggianti più scure delle aree circostanti, dette maculae, potrebbero invece essere il risultato della solidificazione di acqua liquida che per qualche motivo è fuoriuscita in superficie attraverso i ghiacci della crosta, tipico fenomeno idrotermale. Sono 5 e portano il nome dei luoghi greci in cui Cadmo cercò la sorella Europa: Boeotia Macula, Castalia Macula, Cyclades Macula, Thera Macula e Thrace Macula.
Le lenticulae irregolari e di colore più chiaro rispetto al terreno circostante sono considerate regioni caotiche e vengono chiamate chaos; si pensa siano formate da piccoli frammenti di crosta intrappolati dal ghiaccio più scuro della superficie dopo un suo parziale scioglimento, simile a quello degli iceberg in un mare di ghiaccio; tale processo sembrerebbe ripetersi ciclicamente. Portano il nome di luoghi mitici irlandesi: Arran Chaos, Conamara Chaos, Narbeth Chaos, Rathmore Chaos e Murias Chaos, che si presenta leggermente sollevata rispetto al territorio circostante e il materiale che la compone sembra essersi diffuso per decine di chilometri sulla pianura circostante, forse per scorrimento. Foto della sonda Galileo della Conamara Chaos
Foto del Polo Sud di Europa Sulla superficie sono stati notati anche dei flexus, formazioni geologiche che ricordano una cresta arrotondata o erosa, a cui sono stati assegnati i nomi dei luoghi visitati da Europa con Zeus in forma di toro: Cilicia Flexus, Delphi Flexus, Gortina Flexus, Phocis Flexus e Sidon Flexus.

Atmosfera
Le osservazioni effettuate nel 1994 con lo spettrografo del telescopio spaziale Hubble hanno mostrato che Europa possiede una tenue atmosfera di ossigeno, che probabilmente è il residuo della dissociazione del vapore acqueo che viene prodotto dall'interazione della luce solare con la superficie ghiacciata; l'idrogeno così prodotto sfugge all'attrazione gravitazionale e si disperde facilmente nello spazio formando in prossimità dell'orbita di Europa un anello a forma di toro. Tale "nube neutra" è stata rilevata sia dalla sonda Galileo che dalla sonda Cassini e contiene un numero di molecole neutre superiore a quelle presenti nella nube neutra che circonda Io. Le molecole e gli atomi ionizzati presenti nel toro di Europa, sono una delle sorgenti del plasma magnetosferico di Giove.

Campo magnetico
All'inizio del 2000 la sonda Galileo è passata a soli 350 km da Europa e ha scoperto ed analizzato accuratamente il suo debole campo magnetico, 1/4 di quello di Ganimede. Europa ruota nell'intenso campo magnetico gioviano che induce correnti elettriche in uno strato conduttore prossimo alla superficie, le quali producono un campo magnetico secondario locale con i poli presso l'equatore geografico. Tali poli si invertono ogni 5 ore e mezza, non sono quindi geograficamente stabili, da questo si è dedotto che le correnti scorrono in un fluido: una conferma della presenza di un oceano salmastro simile a quelli terrestri sotto i ghiacci.
Disegno che riproduce le linee di forza del campo magnetico di Europa; la linea rossa riproguce la traiettoria della sonda Galileo

 

Tabella riassuntiva sul Sistema Solare

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© Loretta Solmi, 2011        Adapted For The Hell Dragon Web Site