L'atmosfera di Io collassa durante le eclissi gioviane

Per la prima volta, un gruppo di astronomi è riuscito a spiare Io transitare nel cono d’ombra di Giove. Le osservazioni indicano che la rarefatta atmosfera della luna collassa quasi del tutto in seguito al brusco calo di temperature dovuto all’oscurità dell’eclissi.
“È la prima volta che osserviamo questo straordinario effetto direttamente, migliorando la nostra comprensione di questa luna geologicamente attiva,” spiega Constantine Tsang dell’SwRI.
Durante la sua orbita intorno a Giove, Io è sottoposta a delle forze mareali di intensità tale da riscaldare l’intera luna, alimentando la più vasta attività vulcanica dell’intero sistema solare. La superficie di Io è costellata di centinaia di crateri che sputano nubi di anidride solforosa fino a 480 chilometri di quota. Alcune di queste molecole si perdono nello spazio profondo, andando a popolare la magnetosfera gioviana, mentre altre ricadono sulla superficie.
Gli astronomi hanno studiato il sottile involucro gassoso che avvolge Io – costituto perlopiù dall’anidride solforosa rilasciata dai vulcani – con il potente occhio robotico del Gemini North Telescope, nelle Hawaii. Le osservazioni mostrano che l’atmosfera di Io collassa quasi totalmente durante le eclissi, ovvero quando Giove transita davanti al disco del Sole nei cieli di Io, bloccandone la luce. I dati indicano che, durante le eclissi, le temperature atmosferiche calano da -146 a -168 gradi centigradi. Di conseguenza, quasi tutto il gas atmosferico si congela in superficie. Non appena Io esce dal cono d’ombra di Giove e ritorna in condizioni di normale illuminazione, i gas sublimano, e l’atmosfera si rigenera.
Io trascorre un totale di due ore ogni giorno (lungo 1.7 giorni terrestri) nell’oscurità del cono d’ombra di Giove.
“Ciò conferma che l’atmosfera di Io è in un costante stato di collasso e rinascita e che un’ampia frazione dell’atmosfera è dovuta alla sublimazione dell’anidride solforosa ghiacciata,” spiega John Spencer dell’SwRI. “Nonostante i vulcani iperattivi di Io siano la sorgente principale dell’anidride solforosa, è la luce del Sole a controllare la pressione atmosferica su scala giornaliera mediante la regolazione della temperatura dei ghiacci in superficie. Lo sospettavamo da tempo, e finalmente l’abbiamo visto accadere.”
Finora, osservare l’atmosfera di Io durante un’eclissi gioviana era quasi impossibile. Decisivo si è dimostrato il contributo dello strumento TEXES. Operando nella porzione infrarossa dello spettro elettromagnetico, TEXES ha raccolto il calore proveniente dall’atmosfera di Io. La straordinaria risoluzione del Gemini North Telescope, largo 8 metri, ha fatto il resto, permettendo agli astronomi di captare l’impronta spettrale del collasso atmosferico.
Durante le osservazioni, il disco di Io misurava 1.1 arcosecondi. I dati sono centrati a 18.9 micrometri e coprono sette strutture spettrali d’assorbimento caratteristiche dell’anidride solforosa.
I risultati sono straordinari: l’emissione termica di Io alle lunghezze d’onda di TEXES è calata di 3.25 volte. Anche la densità atmosferica ha registrato una drammatica diminuzione, da 20-25 quadrilioni di particelle per centimetro quadrato a solamente 5 quadrilioni. Considerando tutti i fattori all’opera, la quantità di gas nell’atmosfera è calata di 3-7 volte.
Le osservazioni che hanno portato a questa scoperta sono state eseguite nell’arco di due notti, il 17 e il 24 Novembre 2013, quando Io si trovava a oltre 675 milioni di chilometri dal nostro pianeta. In entrambe le finestre osservative, gli astronomi hanno monitorato la luna a partire da 40 minuti prima dell’inizio dell’eclissi e fino a 50 minuti dopo la sua conclusione, a una risoluzione di 5-10 minuti per integrazione.
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