Le principali lune di Giove
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Le principali lune di Giove

Tra le attrazioni celesti più importanti vi sono le lune galileiane di Giove, quattro satelliti scoperti da Galileo Galilei durante i primi tentativi di utilizzo di un telescopio verso il cielo. Quattro lune che rappresentano anche una delle fonti di informazioni maggiori per il Sistema Solare e che potrebbero presentare le forme di vita extra-terrestre più vicine a noi. Io, Europa, Ganimede e Callisto ma non solo: Giove è un pianeta davvero ricco di satelliti.

Generalità sulle lune di Giove

Giove ha un sistema di satelliti decisamente imponente. Spiccano i satelliti galileiani ma la grande massa del pianeta fa sì che molti tra i corpi in orbita siano sopraggiunti per cattura gravitazionale. Alcuni non si fermano e finiscono per colpire

Giove possiede numerose lune, si parla di almeno 79 corpi (Scott S. Sheppard, Moons of Jupiter, Carnegie Institution for Science), ma non è possibile stabilire il numero esatto in quanto sono da considerarsi satelliti, per essere precisi, tutti i corpi che costituiscono il sistema degli anelli gioviani. Fra questi, però, i più grandi e più famosi sono le quattro lune galileiane, dalla più prossima alla più distante,  Io, Europa, Ganimede e Callisto. Osservati nello stesso anno, 1610, da Galileo Galilei e da Simon Marius Mayr (fu quest’ ultimo a battezzare i quattro satelliti), sono noti anche come satelliti “galileiani” o “medicei”, così chiamati da Galileo in onore al mecenate, signore di Firenze, Cosimo II de Medici. Ad essi è legato uno dei più duri e letali colpi inferti alla teoria geocentrica (sistema tolemaico), e per contro, una prova dell’ attendibilità della teoria eliocentrica (sistema copernicano). C'è chi sostiene la visibilità a occhio nudo, in condizioni speciali, di Ganimede e una scrittura sembra in effetti indicarne la presenza già nel 364 a.C. da parte dell'astronomo cinese Gan De. 

Altri nove satelliti furono osservati nei tre secoli successivi, e tre furono scoperti attraverso le sonde Voyager: da allora il numero ha subito un incremento costante, comprendendo corpi delle dimensioni entro i tre e i nove Km, presumibilmente asteroidi, frammenti di comete, residui di formazione planetaria, catturati  dalla forza di attrazione del pianeta

Le lune di Giove potrebbero avere Saturno come padrino, secondo le simulazioni portate avanti ad Aprile 2018 da un team di astronomi americani e francesi. Si pensa oramai da molto tempo che le lune di Giove, molte se non tutte, provengano da zone diverse del Sistema Solare mentre le lune maggiori, quelle galileiane, dovrebbero aver avuto origine "indigena". Un problema, però, esiste: Giove è nato ripulendo una orbita molto larga e risucchiandone tutto il materiale, quindi da dove verrebbe il materiale idoneo a creare le lune? Le simulazioni hanno evidenziato il ruolo di Saturno in questo senso: sarebbe stato il pianeta con gli anelli a indurre nuovo materiale nella zona pulita da Giove. Soluzione possibile, ma ancora non si spiega la differente composizione chimica delle quattro lune principali. Una soluzione viene da un modello elaborato nel 2020, per il quale ti rimandiamo alla pagina specifica.

Alcune lune di Giove - ma non solo - presentano un calore tale da consentire il sostenimento di un oceano sub-superficiale oppure di una attività vulcanica costante e questo calore interno è da sempre ricondotto all'azione mareale esercitata da Giove. Uno studio del 2020 tuttavia evidenzia come le risonanze mareali osservate possono essere imputate soltanto a Giove nel solo caso in cui gli oceani presenti siano profondi meno di 300 metri, il che è improbabile. Occorre una energia in più, quindi, e questa sembra provenire dalle interazioni mareali reciproche tra le lune di Giove, una forza che fino alla data dello studio era nota ma era stata sottovalutata e che può modificare notevolmente l'idea che si ha sulla formazione e l'evoluzione del sistema intero. Giove, da solo, non basta a creare la giusta frequenza per andare in risonanza con le lune poiché gli oceani sono troppo profondi, ma aggiungendo l'influenza gravitazionale reciproca tra le lune i dati iniziano a somigliare molto a quelli osservati. Questo necessita di oceani spessi da decine a centinaia di chilometri, il che rientra in quanto ritenuto dagli scienziati (Hamish C. F. C. Hay et al, Powering the Galilean Satellites with Moon‐Moon TidesGeophysical Research Letters - 2020).

Soltanto otto tra i satelliti di Giove sono considerati "regolari", con orbita prograda, quasi circolare e prossima al pianeta mentre tutti gli altri sono detti "irregolari", caratterizzati da una orbita più inclinata e/o eccentrica (retrograda o prograda) e più distante dal pianeta. I primi dovrebbero essere nati nel Sistema Giove mentre gli altri somigliano maggiormente a asteroidi catturati.

 

 

I satelliti interni 

Furono in particolare le sonde Voyager, entrambe, e la Galileo a rilevare molte delle informazioni sulla natura dei satelliti. I corpi orbitanti su Giove entro distanze ritenute prossime vengono divisi in tre gruppi, ciascuno dei quali comprende corpi accomunati da parametri fisici ed orbitali. Ad eccezione del satellite Temisto - che presenta caratteristiche  differenti - tutti gli altri corpi rientrano in uno di questi gruppi: gruppo di Amaltea, satelliti galileiani e gruppo di Imalia

Il gruppo di Amaltea

Furono scoperti attraverso osservazioni condotte dalla Terra tra gli anni 1892 e 1982, con l’ausilio di immagini ottenute  tramite le sonde Voyager. Ulteriori informazioni furono acquisite con la Galileo. Si tratta di oggetti che a tutt’oggi risultano poco conosciuti, ma alcuni particolari - come alcune formazioni geologiche, crateri compresi - sono stati osservati. In rotazione sincrona attorno a Giove, sono i satelliti più interni, le cui orbite precedono quelle dei quattro satelliti medicei e risultano pressoché circolari, con eccentricità comprese tra 0,0012 e 0,0018.  La loro temperatura media è di -150°C. Il gruppo prende nome dal satellite più noto e più grande fra quelli contemplati al suo interno: Amaltea

Amalthea ripreso dalla sonda Galileo. Crediti NASA
DidaAmalthea ripreso dalla sonda Galileo. Crediti NASAcalia

Satelliti galileiani
Secondo le fonti, il primo a compiere osservazioni dettagliate di Giove fu un astronomo-astrologo cinese vissuto nella metà del IV secolo a.C., Gan De, il quale, nel trascrivere le sue osservazioni del pianeta, riporta curiosamente la nota: “Ogni 12 anni il soggetto ritorna nella stessa posizione nel cielo; ogni 370 giorni che scompare nel fuoco del Sole, la sera, a ovest, a 30 giorni dopo riappare la mattina ad est […]; […] era molto grande e luminoso. A quanto pare, una piccola stella rossastra è allegata al suo fianco. Questa si chiama 'un'alleanza'.” Nell’ultima parte di questo breve frammento, vi è la testimonianza della prima osservazione di un satellite di Giove, presumibilmente Ganimede.  Studiando la fonte si comprende come l’osservazione in questione sia stata condotta nell’estate del 362 a.C. Si parla di 2000 anni prima di Galileo e Mayr. Nel 1980 gli studiosi hanno cercato di verificare la veridicità di quanto scritto da Gan De sul campo, recandosi in Cina e ricercando condizioni adeguate all’osservazione, hanno dimostrato come sia possibile osservare ad occhio nudo. Era già stata postulata la possibilità di poter osservare i satelliti medicei, dal momento che raggiungono una magnitudine apparente di poco inferiore a 6, ma il problema è rappresentato dalla luminosità di Giove. Occultandolo, l'osservazione è possibile. A questo punto sarebbe più corretto affermare che Galileo e Mayr “ri-scoprirono” i quattro satelliti nel 1610. 

Quando si parla di satelliti galileiani o “medicei” ci si riferisce a quattro corpi, le lune gioviane più famose: Io, Europa, Callisto e Ganimede, corpi massicci e dalla forma sferoidale. Le loro orbite sono sincrone rispetto a Giove, e quasi circolari, l’eccentricità è inferiore a 0,01 e inoltre le orbite di Io, Europa e Ganimede sono legate in risonanza anche tra loro, ossia i loro periodi orbitali sono in rapporto 1:2:4 grazie alle interazioni fra le singole forze mareali. In particolare l'intensa frizione generata dalle forze mareali tra Europa ed Io concorre al mantenimento della fluidità dei loro nuclei, favorendone il vulcanismo interno, soprattutto su Io. 

Dettagli sui satelliti galileiani vengono trattati a parte.

Gruppo di Imalia

Leda, Imalia (o anche Himalia), Lisitea, Elara, S 2000 J11, citati in ordine di distanza da Giove, sono le lune che costituiscono il gruppo di Imalia, il quale prende il nome dal membro più grande. 
Le inclinazioni delle loro orbite vanno dai 26,6° ai 28,3° con eccentricità comprese entro 0,11 e 0,25.  Le loro temperature medie si aggirano intorno ai -149°C.

I satelliti esterni

Sono corpi di piccole dimensioni dalla forma irregolare e dal moto retrogrado. Vengono distinti all'interno di tre aggregazioni in base a parametri orbitali simili e prendono il nome dal membro principale.

Orbite delle lune esterne di Giove. Crediti NASA/JPL
Orbite delle lune esterne di Giove. Crediti NASA/JPL

Ad eccezione di tre satelliti dalle caratteristiche peculiari tali da non essere associati a nessuno dei gruppi ( S/2003 J2, S/2003 J12 e Carpo) , i restanti costituiscono i seguenti raggruppamenti: gruppo di Ananke, gruppo di Carme e gruppo di Pasife. Fatto curioso, l'Unione Astronomica Internazionale ha deciso che i nomi dei nuovi eventuali satelliti esterni terminino con la lettera E.

Gruppo di Ananke

Orbitano attorno a Giove ad una distanza media di 21.276.000 Km. Otto dei sedici oggetti che costituiscono questo raggruppamento hanno paramentri simili e la loro origine sarebbe riconducibile ad un unico corpo asteroideo frantumatosi in otto distinti frammenti dalle inclinazioni orbitali di 149° ed eccentricità tra 0,216 e 0,224. Tranne il corpo principale, Ananke, dal quale prende il nome il gruppo, i restanti corpi, che presentano parametri differenti, furono scoperti dagli astronomi dell'università delle Hawaii.

Gruppo di Carme

Ad eccezione di Carme, tutti i satelliti compresi in questo gruppo sono stati scoperti dagli astronomi dell'università delle Hawaii. Orbitano con un'inclinazione media di 165° e le loro eccentricità sono comprese entro i valori 0,237 e 0,272. I loro semiassi maggiori vanno da 22,9 milioni di chilometri ad un massimo di 24,1 milioni di chilometri.

Gruppo di Pasife

Pasife o Pasiphe è il corpo principale che dà il nome a questo gruppo di asteroidi, anch'essi scoperti dagli studiosi dell'università delle Hawaii. Dai calcoli effettuati sulla base dei loro parametri orbitali, sono state avanzate due ipotesi: la prima è che questi oggetti non abbiano un'origine comune e che siano stai catturati nel tempo dalla forza di gravità di Giove; la seconda ipotesi afferma possa trattarsi di un gruppo originariamente compatto, in fase progressiva di disgregazione. Le eccentricità delle orbite che descrivono attorno al pianeta vanno dal valore 0,25 a 0,43 e le inclinazioni di queste orbite variano tra i 144,5° ai 158,3°.

Altri satelliti o satelliti temporanei 

Esistono - come accennato - satelliti che non rientrano in alcuno dei gruppi indicati mentre altri corpi celesti vengono  a trovarsi temporaneamente nella sfera di influenza gravitazionale del pianeta, come alcune comete di corto periodo (comete quasi-Hilda) la cui orbita intorno a Giove dura in media dieci anni prima di subire perturbazioni che le allontanano. Non è raro vedere oggetti cadere su Giove: è il caso della cometa D/1993 F2 Shoemaker-Levy 9, la più famosa.

Ultimo aggiornamento del: 11/09/2020 11:39:52

Il satellite Io

Il più interno tra i quattro satelliti medicei di Giove, Io si caratterizza per la dimensione elevata e per la densità nonché per il gran numero di vulcani attivi che lo rendono il corpo celeste geologicamente più vivace dell'intero Sistema Solare

I numeri di Io
Il satellite Io ripreso dalla sonda Galileo il 3 luglio 1999. Crediti NASA/JPL/Uni. Arizona
Il satellite Io ripreso dalla sonda Galileo il 3 luglio 1999. Crediti NASA/JPL/Uni. Arizona

 

DATI FISICI
Diametro 3660 * 3637 km
Rotazione 1.77 giorni
Massa 8.9319x1022 kg
Densità media 3.528x103 kg/m3
Velocità di fuga 2560 m/s2
Albedo 0,63
Magnitudine apparente 5.0
Temperatura superficiale 90°K - 2000 K
DATI ORBITALI
Semiasse maggiore 421700 km
Eccentricità 0,0041
Inclinazione su eclittica 2.21°
Inclinazione su pianeta 0.05°
Velocità media 17334 m/s

 

PAGINA IN COSTRUZIONE

Scoperta e esplorazione

Satellite naturale di Giove , Io è il più interno tra i quattro satelliti galileiani (il quinto tra tutti quelli scoperti) e il quarto per dimensione in tutto il Sistema Solare . Il suo nome è legato a una delle amanti di Giove, derivato dalla mitologia greca. Il nome venne assegnato da Simon Marius nel 1614 in "Mundus Iovialis anno MDCIX Detectus Ope Perpicili Belgici" ma, dopo un primo inizio, prese piede soltanto a metà del XX secolo, quando si smise di riferirsi al corpo celeste come "Giove I".

Fu scoperto il 7 gennaio 1610 da Galileo Galilei insieme a Ganimede, Callisto ed Europa (in realtà il 7 gennaio Io era molto vicino a Europa e non venne risolta la natura doppia dell'osservazione quindi soltanto l'8 gennaio ci fu certezza della presenza di un ulteriore satellite) e contribuì alla spallata definitiva al concetto di geocentrismo, dal momento che per la prima volta si ottenne evidenza empirica del fatto che non tutto orbitasse intorno alla Terra. Non solo: la sua osservazione consentì anche di generalizzare le Leggi di Keplero e tutto questo semplicemente osservandolo da Terra come singolo puntino. Già all'inizio del XX secolo le immagini da Terra iniziarono a essere abbastanza buone da distinguere una differenziazione in colori e albedo sulla superficie di Io, differenza che fu notata da Edward E. Barnard e che venne imputata a diversità superficiali tra regioni polari e regioni equatoriali. A metà XX secolo la spettroscopia consentì di rilevare la totale assenza di ghiaccio sulla superficie, dominata invece da sodio e zolfo, ma le immagini più dettagliate iniziarono a giungere soltanto con l'esplorazione spaziale da parte delle Pioneer, 10 e 11, che consentirono stime di massa e dimensioni nonché la rilevazione della presenza di una tenue atmosfera e di una fascia radiattiva intorno all'orbita (proprio queste radiazioni furono causa della perdita delle immagini), e soprattutto delle sonde Voyager nel 1979: proprio in questa occasione venne scoperta la caratteristica essenziale della luna: una attività vulcanica sempre in moto e in grado di contare su centinaia di vulcani attivi.  Una superficie giovane e continuamente rimescolata dalla lava e dotata di un gran numero di montagne è quanto venne confermato negli anni Novanta dalla sonda Galileo, la quale fornì importanti indicazioni sui legami che uniscono Io e Giove e indicò la presenza di un nucleo ferroso. Ulteriori dettagli vennero in seguito dalla Cassini-Huygens diretta verso Saturno , dalla New Horizons diretta verso Plutone e dallo Hubble Space Telescope .

Missione attiva su Giove è Juno, dalla quale molto si aspetta, ma Io potrebbe essere il target di una futura missione dedicata, a basso costo, battezzata IVO (Io Volcano Observer).

Le interazioni con Giove

Rivoluzione e rotazione sono in sincronia, pari entrambe a 42.46 ore, il che costringe Io a mostrare sempre la stessa faccia (emisfero  sub-gioviano in contrapposizione all'emisfero anti-gioviano) a Giove. L'orbita è in risonanza 2:1 con Europa e 4:1 con Ganimede, il che ne stabilizza l'eccentricità notevolmente bassa ma tale da determinare continue maree e generazione interna di calore. Queste maree sono uno degli aspetti dell'interazione tra Giove e la sua luna Io, ma le interazioni sono sia gravitazionali sia magnetiche.

Per quanto riguarda le interazioni magnetiche, Io influenza notevolmente il campo magnetico gioviano generando elettricità e rilasciando ioni che ampliano il campo magnetico del pianeta ospite. Proprio la magnetosfera di Giove investe la sottile atmosfera di io, generata dai vulcani e composta essenzialmente da zolfo ionizzato e atomico, ossigeno e cloro, la quale confluisce verso Giove. La sonda Ulysses, nel 1992, osservò l'espulsione dal sistema di Giove di una parte di queste particelle originarie di Io. 

Ultimo aggiornamento del: 04/07/2020 19:05:22