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Io (astronomia)

primo dei satelliti galileiani di Giove. O. Römer, osservando le epoche delle sue eclissi dietro Giove, nel 1676 compì le prime determinazioni della velocità della luce. Dista in media ca. 420.000 km da Giove, misura 3638 km di diametro e completa ciascuna rivoluzione in 1d18h27min, mantenendo costantemente affacciato al pianeta il medesimo emisfero (rotazione sincrona). Di esso sono state ricevute immagini dalla sonda Voyager 1 che, il 5 marzo 1979, si è avvicinata a soli 18.640 km dalla sua superficie, e dalla sonda Galileo che ha effettuato 7 passaggi ravvicinati, a distanze comprese tra i 100 e i 1000 km. La superficie di Io è dominata dalla presenza di formazioni e di effusioni di natura endogena che conferiscono accese colorazioni cromo-rosso-arancioni per la presenza di zolfo, di sodio e delle varie anidridi, fra le quali si riconoscono, per il candore dei depositi, quelle solforose. Sul satellite sono stati individuati ca. 200-300 edifici vulcanici, fra i quali il Pelé e il Prometeo, rispettivamente di 1000 e di 300 km di base, che risultano fra i più cospicui. Violente sorgenti di natura gassosa (idrossidi di sodio, di potassio, di anidridi solforose) sono state riscontrate in otto centri emissivi, dai quali si vedono i gas proiettarsi ad altezze comprese fra i 70 e i 280 km. Un rilevamento effettuato nel 1990 con il telescopio della NASA per l'infrarosso, posto sul Mauna Kea (Hawaii) ha rilevato una drammatica intensificazione nell'emissione termica del satellite, dell'ordine di più decine di milioni di megawatt di energia, protrattasi per oltre tre ore. È stato calcolato che 770.000 m3 di materiale magmatico, in quel frangente, si sono riversati da Loki Patera, un grosso massiccio vulcanico, sovrastato da una cavità (caldera) sommitale di 40 km² e squarciato da una profonda frattura crostale lunga 10 km. Nel marzo 1994, Io è stato nuovamente esaminato dal telescopio spaziale Hubble che ne ha fornito immagini dalla viva e variegata colorazione, sulla quale le maggiori bocche vulcaniche, Loki Patera, Ra Patera, Pelè, Prometeo, spiccavano con evidenza. Un successivo rilevamento del luglio 1995 ha permesso questa volta di constatare un incremento molto cospicuo della luminosità di Ra Patera, da attribuirsi allo scatenamento di un fenomeno eruttivo, o ai postumi (effusioni di lava, di gas ghiacciati) di un recente parossismo endogeno. Le manifestazioni di natura vulcanica da parte del satellite sono dovute alle possenti deformazioni di natura mareale che la sua massa subisce in conseguenza dell'eccessiva vicinanza al colossale pianeta-madre. Esse, in principal modo, vanno fatte risalire alle risonanze perturbative indotte da Europa (satellite esterno, il cui periodo orbitale è doppio di quello di Io), le quali tendono a deformare l'orbita di Io e a suscitare nel suo globo librazioni di una certa ampiezza. Ciò fa sì che nel punto immediatamente sottostante a Giove (il punto subgioviano di Io) l'onda della marea solida che si sviluppa all'interno della massa del satellite appaia animata da moti compressivi di verso alterno, sincroni al periodo di librazione. Gli stress inferti agli strati interni (il mantello di silicati) sarebbero sufficienti a sviluppare il calore necessario a mantenerne fluido il materiale costitutivo il quale, poi, attraverso condotti e faglie aperti nella crosta solida, verrebbe sospinto in superficie alimentando i noti fenomeni eruttivi. L'attività – tipo geyser – dei “pennacchi” (ne sono stati riconosciuti da 6 a 8 in azione) trarrebbe, invece, origine dalla vaporizzazione e dalla successiva sublimazione di sacche, relativamente superficiali, di anidride solforosa allo stato liquido; i cospicui flussi di magma ricco di solfuri (e/o delle miscele di solfuri e ossidi di zolfo che appaiono depositate su vaste regioni di Io, e alle quali esse conferiscono la tipica colorazione multicromatica del suolo) consisterebbero di materiale che trae origine dagli interni più profondi, probabilmente dallo stesso nucleo centrale dell'astro. Le alterazioni gravitazionali della traiettoria della sonda Galileo, che ha sorvolato numerose volte Io a distanze inferiori ai 500 km, provocate dalla distribuzione e dalla natura delle masse interne di Io, hanno permesso alla sonda di stimarne la massa totale in 8,93 × 1022 kg e la densità in 3,53 g/cm3. Inoltre, hanno lasciato comprendere che l'astro possiede un nucleo di estensione notevole, particolarmente ricco di ferro, o di solfuri di ferro, allo stato fuso, circondato da uno strato di silicati che si estende fino alla superficie. Il diametro del nucleo metallico sarebbe dell'ordine di 1200 km o di 2000 km, a seconda del tipo di metallo prevalente. Non è ancora ben chiaro, invece, se questo nucleo ferroso generi o meno un campomagnetico, che si sovrapponga a quello generato dal vicinissimo Giove. I dati di uno degli ultimi fly-by sopra Io della sonda Galileo (2001) sono in effetti incoerenti con quelli dei precedenti sorvoli del satellite, che indicavano la presenza di un campo magnetico intrinseco. Il nucleo metallico del pianeta potrebbe non avere, pertanto, una dinamica simile al nucleo terrestre, che è, invece, in grado di generare un campo magnetico: questo dato potrebbe essere una testimonianza del fatto che il riscaldamento del pianeta procede dall'esterno verso l'interno, alimentato, pertanto, dagli effetti di deformazione mareale del corpo roccioso del satellite causati dalla prossimità della soverchiante massa di Giove. L'imponente produzione gassosa di origine vulcanica conferisce a Io un'atmosfera abbastanza estesa nella quale sono state accertate manifestazioni di attività ionosferiche. La ionosfera del satellite è attraversata di continuo da flussi di particelle cariche, quali ioni di zolfo, di sodio e di idrogeno. Una frazione significativa della componente gassosa sfugge alla debole gravità del satellite e si disperde lungo l'orbita a guisa di una coda cometaria (producendo interferenze nelle radioemissioni di Giove) nella quale le indagini dalla Terra avevano da tempo accertata la presenza di sodio e di idrogeno. L'origine di tale corrente corpuscolare a forma toroidale è comunque dovuta alla presenza del campo magnetico di Giove, che, accelerando le particelle ionosferiche, fornisce l'energia cinetica sufficiente alla fuga dal satellite. Tale processo è probabilmente limitato dall'azione ripulente dei satelliti Europa e Ganimede, i quali, in effetti appaiono dotati di una tenue atmosfera.