DAL GHIACCIO SULLA LUNA AI FUOCHI DI IO
di Claudio Zellermayer

Il Polo Sud della Luna
(compozione di immagini della sonda Clementine)

Il ghiaccio sulla Luna

Già nel 1961 era stata suggerita l’ipotesi della presenza di ghiaccio sulla Luna, naturalmente in zone non illuminate dal Sole.
Il ghiaccio di cui si ipotizza dovrebbe essere esclusivamente di provenienza cometaria, cioè portato lì dall’impatto di comete, durante la fase successiva alla formazione del Sistema Solare. Oltre al ghiaccio cometario potrebbe esserci del gas ghiacciato residuo della primordiale atmosfera lunare, almeno finchè questa era presente.
Le zone indiziate della presenza del ghiaccio dovrebbero essere vicine ai poli lunari, cioè delle zone che non ricevono direttamente l’illuminazione del Sole e quindi difficili da osservare anche da Terra.
La sonda Clementine, una sonda militare, doveva fornire dati sull’ambiente e la geologia delle zone polari, quelle più difficilmente accessibili da Terra. Il radar può identificare depositi di gas ghiacciati perchè sotto certe condizioni essi producono un segnale radar riflesso particolare. Tale segnale tuttavia non può dare informazioni sulla natura del gas e la quantità. Il segnale radar prodotto da un gas ghiacciato ha una più alta riflettività (in media) delle rocce lunari.

Una situazione di riflettività analoga è stata riscontrata sui satelliti Galileiani di Giove, sulla calotta polare di Marte ed alcuni crateri in ombra di Mercurio.

In precedenza il radiotelescopio di Arecibo (Portorico) aveva rivelato una riflessione anomala proprio sulla Luna. Nell’agosto del 1991 sia questo radiotelescopio che quello di Goldstone erano stati usati per ottenere delle mappe radar di Mercurio e si è scoperto con sorpresa delle macchie bianche in corrispondenza dei poli di Mercurio, macchie imputate alla probabile presenza di ghiaccio in crateri molto profondi e dove l’illuminazione del Sole, pur essendo il pianeta vicinissimo ad esso, non arriva praticamente mai.
Nell’emisfero nord non ci sono bacini da impatto proprio nella zona del polo, mentre nel polo sud, dentro al bacino del Polo Sud Aitken c’è un cratere da impatto di 2.500 chilometri di diametro e profondo mediamente 12 chilometri, nel centro del bacino. Il polo sud è a circa 200 chilometri dal bordo del bacino Aitken. Data questa posizione del polo sud esso viene a trovarsi sempre in ombra. Si stima che si trovi ad una profondità di 5 - 8 chilometri dal punto più altro del bordo del bacino che a sua volta è alto 1.000 metri dal terreno antistante ad esso. Le osservazioni mostrano che le zone permanentemente in ombra al polo sud sono maggiori di quelle al polo nord. L’effetto radar che fa presumere la presenza del ghiaccio è stato trovato durante una sola orbita, tuttavia i responsabili sostengono che questi dati non possano essere dovuti ad errori strumentali. Tutto ciò è stato trovato nell’aprile del 1994.

Missione Cassini-Huyghens su Saturno

Schema della sonda Cassini

La sonda Cassini-Huyghens sarà lanciata il 6 ottobre 1997 alla volta del sistema di Saturno.

Il pianeta Saturno con la sua corte di anelli e satelliti (una ventina circa) era già stato visitato all’inizio degli anni ‘80 dalle sonde Voyager 1 e 2.

Questa missione, che prende il nome da due astronomi legati a Saturno (Cassini scoprì nel 1675 le divisioni tra i singoli anelli, che vengono ancor oggi chiamate fasce di Cassini, Huyghens ha scoperto il satellite Titano, il maggiore di Saturno ed uno degli oggetti più interessanti del Sistema Solare) dovrà rispondere, si spera, a molte domande sul sistema saturniano. In particolare, durante la sua prima orbita intorno a Titano, verrà rilasciata la sonda Huyghens che appesa ad un paracadute scenderà sulla superficie del satellite.

Perchè Titano?

Durante le missioni Voyager, alcune foto di Titano hanno rilevato la presenza di una atmosfera di metano. Tale atmosfera al suolo ha una temperatura di 95°K (-178°C) ed una composizione, presunta di azoto, metano altri idrocarburi, aerosol e polveri. Con tale tipo di atmosfera (come composizione), ma naturalmente meno fredda si presume che si siano sviluppati sulla Terra primordiale gli acidi nucleici, il materiale genetico e le proteine che hanno dato origine ai primi sistemi viventi. La temperatura è intorno al punto triplo del metano, cioè è possibile avere contemporaneamente metano sotto forma gassosa, liquida e solida. Sulla Terra la temperatura è intorno al punto triplo dell’acqua.

Titano ha un raggio di 2.575 chilometri (il raggio della Luna è di 1.740 chilometri) ed una massa pari al 2% di quella terrestre. La sua densità mostra la presenza di un nucleo roccioso.

Durante il viaggio di Cassini (arriverà alla meta il 25 aprile 2004) la sonda effettuerà quattro incontri o flyby con Venere (due), la Terra e Giove. Questi incontri serviranno alla sonda per essere lanciata come da una fionda nella direzione di Saturno. Invece di consumare combustibile per accelerare nella direzione del pianeta, saranno i campi gravitazionali dei pianeti incontrati per strada a fornire tale accelerazione. Un espediente analogo è stato attuato con successo dalla sonda Galileo inviata su Giove.

Il sistema di Saturno si è formato come il Sistema Solare e dovrebbe contenere tracce dell nebulosa primordiale.

Il satellite Iperione mostra i segni di un colossale impatto, Encelado mostra sulla sua superficie segni di attività geologica ed eruttiva. La sua prossimità con l’anello E di Saturno fa pensare che la materia di quest’ultimo provenga da Encelado. Giapeto, il più lontano, è bicolore con alcune parti dieci volte più scure di altre. Le fasce di Cassini sono dovute alle perturbazioni dei satelliti, in particolare Mimas, Giano ed i “pastori”.

Missione Galileo su Giove

Immagine pittorica della sonda Galileo in esplorazione di Giove (S.Numazawa)

La missione Galileo è partita il 18 ottobre 1989 ed ha raggiunto il suo obiettivo ai primi di dicembre del 1995.

Inizialmente la sonda doveva essere portata fuori dalla Terra da uno shuttle, ma dopo l’incidente del 1986 si è ricorso al lancio per mezzo di un razzo. Per ovviare al ridimensionamento del carburante si è utilizzato, come detto prima, l’effetto fionda per accelerare la sonda tramite passaggi vicino ad altri pianeti. Ciò ha allungato il viaggio, ma lo ha reso possibile.

Durante il viaggio Galileo ha avuto un passaggio vicino a Venere e due con la Terra, oltre all’attraversamento della fascia degli asteroidi, posta tra Marte e Giove.

Il problema più grosso che si è verificato è stata la mancata apertura dell’antenna per la trasmissione dei dati ad alta velocità. Per ovviare si usa l’antenna di “riserva” che però spedisce i dati molto più lentamente.

Nella fascia degli asteroidi è passata vicino a Gaspra ed Ida. Nel passaggio vicino a quest’ultimo ha scoperto un altro asteroide funge da satellite ad Ida. Tale oggetto è stato chiamato Dattilo.

La sonda Galileo ha anche raccolto informazioni dell’impatto della cometa Shoemaker-Levy 9, avvenuto nel luglio 1994.

Durante il primo avvicinamento a Giove, Galileo ha sganciato una mini sonda, il Probe, che è scesa nell’atmosfera gioviana per raccogliere ulteriori informazioni. Il proba è disceso, in circa un’ora di 400 chilometri dentro all’atmosfera, sopportando pressioni pari a 20 volte la pressione terrestre.
Durante la discesa sono stati registrati venti a 500 km/h e si sono avute notevoli sorprese circa la composizione chimica. L’atmosfera è secca, con la metà dell’elio atteso, povera d’acqua, di carbonio ed ossigeno. L’importanza dello studio dell’atmosfera di Giove, come quella di Saturno sta nel fatto che questi pianeti giganti, data la loro consistente forza gravitazionale dovrebbero avere trattenuto i gas di cui era fatto il sistema solare primordiale. Ciò servirebbe a verificare le teorie sulla formazione del Sistema Solare, sulla abbondanza e composizione di tali gas appartenenti alla nebulosa primordiale.
La discrepanza tra quello che ha rilevato il probe e quello che ci si attendeva è forse dovuto al fatto che questa sonda può essere scesa in una zona relativamente limpida e poco turbolenta dell’atmosfera gioviana.

Vulcani su Io

Galileo Color Images of Io (sonda Galileo)

Quando le sonde Voyager avevano visitato il sistema di Giove era stato scoperto, con molta sorpresa che uno dei satelliti galileiani, il più interno, Io, aveva dei vulcani attivi. Tale attività vulcanica è dovuta alla azione gravitazionale di Giove e di altri due satelliti: Ganimede ed Europa. La contemporanea azione di questi tre oggetti di fatto “strizzano” Io come una arancia e ne riscaldano, per attrito le zone interne, provocando il fenomeno del vulcanesimo.

All’epoca del Voyager erano stati trovati una dozzina di vulcani.

Le foto di Galileo di Io ne contano circa duecento.

La bassa gravità di questo satellite fa sì che i pennacchi di questi vulcani raggiungano altezze di 200 chilometri e che il materiale espulso lasci una scia nello spazio che la magnetosfera (il campo magnetico) di Giove, dieci volte maggiore delle fasce di Van Allen che circondano la Terra, la trascini verso il pianeta. Ogni secondo una tonnellate di materiale vulcanico viene strappata da Giove. I geyser di Io espellono materia a velocità di oltre 2.000 km/h. Per confronto le eruzioni dell’Etna espellono materiale a velocità dieci volte inferiori.

La cosa che maggiormente ha sorpreso è come nei 17 anni trascorsi tra la missione Voyager e la missione Galileo, la superficie di Io sia radicalmente cambiata.

Ghiaccio su Europa

Altro satellite galileiano osservato da vicino è Europa, caratterizzato da una superficie altamente riflettente, quindi coperta di ghiaccio.

Natural and False Color Views of Europa (sonda Galileo)

Questo particolare era già stato osservato dai Voyager.

La presenza di una superficie ghiacciata ha fatto presumere la possibile presenza di acqua liquida sotto la coltre di ghiaccio. Le foto di allora e quelle attuali mostrano che la crosta di ghiaccio non solo è craterizzata come tutti gli altri satelliti di Giove e di altri pianeti, ma presenta delle cicatrici che sicuramente sono delle spaccature di epoche passate, nella crosta. Anche Europa subisce effetti mareali da Giove e dagli altri satelliti. A differenza di Io, dove questi effetti provocano il vulcanismo, su Europa si è spaccata la crosta ghiacciata per poi essersi rinsaldata.

Il calore prodotto dall’attrito degli effetti mareali può avere sciolto il ghiaccio che in seguito ha fatto da colla tra le fessure della crosta. Tutto questo suggerisce che in epoche passate e forse anche adesso, sotto la crosta ghiacciata, spessa svariati chilometri, possa esserci dell’acqua liquida. Il satellite Europa è, assieme a Titano (Saturno) uno dei corpi del sistema solare su cui ci potrebbero essere delle forme di vita primordiale.

Verso l’estate del 1997 la sonda Galileo passerà molto più vicino ad Europa in modo tale da avere foto di particolari del diametro di due chilometri.

Monografia n.7-1997/1

Torna alla Home Page di Testi & Trattati