Il 4 dicembre 1973, la sonda Pioneer 10 della NASA è stata la prima a osservare Giove da vicino, sfrecciando a una distanza di 82.000 miglia sopra le sue nubi vorticose. La sonda gemella, Pioneer 11, l’ha seguita un anno dopo, avvicinandosi tre volte di più al gigante gassoso. Ora l’Agenzia spaziale europea sta per tentare di dare un’occhiata ancora più da vicino al pianeta più grande del nostro territorio. Le immagini di entrambe le precedenti sonde hanno catturato le increspature di strisce rosse, arancioni e marroni sulla superficie di Giove, insieme alla sua Grande Macchia Rossa. Le osservazioni hanno rivelato nuovi dettagli sull’ambiente di Giove, tra cui il suo enorme e potente campo magnetico che intrappola le particelle cariche e le accelera quasi alla velocità della luce.
Le sonde prima della sonda Juice
L’energia elettromagnetica emessa dalle particelle in movimento si concentrava in regioni intorno al pianeta formando intense fasce di radiazioni. Altre tre sonde, Voyager 1, 2 e Ulysses, passarono vicino a Giove e individuarono il suo debole sistema di anelli e lune mai viste prima. Gli astronomi iniziarono a capire che i satelliti di Giove erano molto più complessi quando rilevarono accenni di attività vulcanica e segni di acqua sui satelliti naturali. La NASA ha inviato la sua sonda Galileo in orbita attorno a Giove nel 1989 ed è riuscita a passare vicino a quattro delle sue lune principali – Io, Europa, Ganimede e Callisto – nel corso di quasi otto anni. I dati raccolti dagli strumenti della sonda hanno mostrato quanto fossero diverse e per certi versi simili tra loro. Gli scienziati hanno trovato prove di oceani nascosti sotto le croste ghiacciate di Europa e Callisto. Su Io sono eruttati vulcani e Ganimede genera un proprio campo magnetico, unica luna del Sistema Solare ad averne uno. Da allora altre due sonde, tra cui Cassini e New Horizons, hanno sorvolato Giove. Anche se la sonda Juno della NASA è ancora in orbita intorno a Giove, nessuna delle due studierà le lune gioviane in modo così dettagliato come Jupiter Icy Moons Explorer (Juice) dell’ESA, il cui lancio è previsto per giovedì alle 14:15 ora italiana. “Il tema principale di Juice è l’emergere di mondi abitabili intorno ai giganti gassosi”, ha dichiarato l’agenzia spaziale europea. Gli scienziati stanno esaminando Giove e le sue lune come un mini-sistema solare a sé stante. Vogliono capire quali sono le condizioni necessarie per la formazione dei pianeti e la comparsa della vita. Le lune di Giove sono abitabili? Potrebbero anche supportare la vita come la conosciamo?
Oceani su lune lontane
“Siamo interessati a capire se ci sono le condizioni giuste – e i punti chiave sono la presenza di acqua, una fonte di energia, l’evidenza di una chimica complessa e la stabilità del sistema nel tempo”, ha dichiarato questa settimana a The Register Emma Bunce, professore di fisica del plasma planetario presso l’Università di Leicester in Inghilterra e co-investigatore che lavora sugli strumenti magnetometro e spettrografo ultravioletto di Juice. “In precedenza, la missione Galileo della NASA ha trovato prove di oceani sotterranei su Europa, Ganimede e Callisto, ma con un numero piuttosto ridotto di sorvoli e un carico utile scientifico progettato per obiettivi scientifici molto più generali”. Bunce ha detto che Juice, che trasporterà dieci strumenti ed è il carico utile scientifico più avanzato mai volato verso il Sistema Solare esterno, sarà in grado di analizzare se le lune sono abitabili o meno in modo più dettagliato. L’ESA sta prestando la massima attenzione a Ganimede, più grande del pianeta Mercurio e la luna più massiccia del Sistema solare. Ganimede ha un nucleo interno di ferro liquido circondato da un guscio esterno di roccia. Tra il mantello roccioso e la superficie ghiacciata si trova quello che potrebbe essere un oceano nascosto che, secondo gli scienziati, potrebbe contenere più liquido di tutti gli oceani della Terra messi insieme. “Ora con Juice possiamo entrare in orbita intorno a Ganimede, il che renderà molto più facile la raccolta di prove. Possiamo effettuare una serie di misurazioni chiave: misurazioni del campo magnetico relative a un oceano conduttore globale e misurazioni del campo gravitazionale utilizzando esperimenti di radio-scienza che possono dirci della distribuzione della massa e della densità di diversi strati distinti all’interno”, ci ha detto Bunce. “Le misure dell’altimetro laser possono aiutare a identificare la forma della luna e la deformazione di marea, la fonte di energia che permette all’acqua liquida di essere presente sotto la superficie; e la spettroscopia nel vicino infrarosso può identificare la chimica della superficie in grande dettaglio”. Bunce vuole sapere perché Ganimede è l’unica luna ad avere un campo magnetico interno e quanto profondi e salati potrebbero essere i suoi oceani. Il campo magnetico della luna interagisce con quello del pianeta che la ospita e nell’atmosfera di Ganimede si creano delle aurore. “La Terra ha un campo magnetico e una magnetosfera che svolge un ruolo importante nel proteggerci dalle radiazioni cosmiche e dagli effetti nocivi delle particelle ad alta energia emesse dal Sole. Sono interessata a conoscere le somiglianze e le differenze di Ganimede con l’ambiente spaziale del nostro pianeta”, ha detto la ricercatrice. Il secondo mondo oceanico che Juice studierà è Europa, analizzando la composizione chimica della luna e cercando eventuali biosegnali. Immagini di pennacchi di vapore acqueo che fuoriescono dalla superficie di Europa sono state scattate da altri veicoli spaziali, e Juice mapperà le pozze d’acqua liquida sotto la sua superficie ghiacciata. Il veicolo spaziale non passerà molto tempo intorno alla luna, tuttavia, per evitare di friggere i suoi strumenti, dato che i livelli di radiazione nel suo ambiente sono particolarmente rigidi. La prossima sonda Europa Clipper della NASA, il cui lancio è previsto per l’anno prossimo, osserverà la luna in modo più dettagliato, se riuscirà a raggiungerla.
Callisto
Juice potrà così dedicare più tempo al suo obiettivo secondario: Callisto. La seconda luna gioviana per grandezza ha un esterno scuro screziato di macchie bianche. La sua superficie è ricoperta di crateri dovuti all’impatto con asteroidi e comete. Callisto non sembra essere geologicamente attiva ed è legata a Giove dal punto di vista tidale. Gli astronomi ritengono che la sua superficie non sia cambiata molto nel tempo, il che significa che potrebbe rivelare segreti su come si è formato il sistema di Giove e altri sistemi simili di giganti gassosi. Infine, Juice studierà anche Io e alcune delle lune più piccole, come Metis, Adrastea, Amalthea e Thebe. Poiché questi satelliti naturali non hanno acqua liquida, la sonda non si concentrerà su di loro come su Ganimede, Europa e Callisto. Io è vulcanicamente attivo, con più di 400 vulcani che emettono gas, polvere e materia ionizzata nella sua atmosfera. Tutto questo materiale entra in contatto con il campo magnetico di Giove. Io può sviluppare 400.000 volt di potenziale elettrico attraverso il suo corpo e tre milioni di ampere di corrente elettrica e genera fulmini nell’atmosfera superiore di Giove. Gli astronomi vogliono scoprire di cosa è fatta la superficie di Io, come interagisce con Giove e come si sono formate le lune più piccole del pianeta e se cambiano nel tempo.
Juice non arriverà su Giove prima del 2031
La missione Juice, del valore di 1,6 miliardi di euro, è la più grande e ambiziosa del programma Cosmic Vision dell’ESA e durerà fino al 2025. A forma di lavatrice con enormi ali di pannelli solari, Juice sarà la prima sonda ad orbitare intorno a una luna diversa dalla nostra. Tuttavia, sarà l’ultima sonda a essere lanciata su un razzo Ariane 5, poiché l’agenzia europea inizierà a lanciare il suo razzo Ariane 6 di nuova generazione nel corso dell’anno. Gli scienziati e gli appassionati di spazio desiderosi di scoperte su Giove e le sue lune principali dovranno avere pazienza. Il viaggio verso il gigante gassoso dal nostro pianeta natale è lungo. Per risparmiare carburante, Juice effettuerà molteplici assistenze gravitazionali passando dalla Terra e dalla Luna nel 2024, da Venere nel 2025, dalla Terra nel 2026 e di nuovo nel 2029, prima di arrivare, si spera, a Giove nel luglio 2031. Il sistema gioviano è insidioso. Il campo magnetico di Giove è 20.000 volte più forte di quello terrestre e si estende per una dimensione quasi 15 volte superiore a quella del Sole, rendendolo una delle strutture più grandi del sistema solare. I livelli di radiazioni sono intensi e gli ingegneri hanno preso ulteriori precauzioni per schermare gli strumenti di Juice e per irrobustirne l’elettronica. A una distanza di oltre 484 milioni di chilometri dal Sole, la luce solare è 25 volte più debole di quella terrestre e Juice dovrà cercare di raccogliere quanta più energia possibile utilizzando i suoi grandi pannelli solari. Gli strumenti di Juice sono: una fotocamera ottica; uno spettrometro visibile e a infrarossi; uno spettrografo a immagini UV; uno strumento a onde sub-millimetriche; un radar sounder; un altimetro laser; il suo esperimento di scienza radio; un magnetometro; un pacchetto per l’ambiente delle particelle; e uno strumento radio e plasma. Supporta inoltre un sistema aggiuntivo denominato Planetary Radio Interferometer and Doppler Experiment che consentirà agli scienziati di studiare la sua posizione e la sua velocità nello spazio utilizzando telescopi terrestri. La sonda rimarrà in ibernazione per la maggior parte del suo viaggio e inizierà le operazioni scientifiche solo circa sei mesi prima di arrivare a Giove, dove trascorrerà altri sei mesi in orbita attorno al gigante gassoso. Poi passerà a osservare Callisto ed Europa tra il 2032 e il 2034. Quindi, orbiterà intorno a Ganimede per il resto della sua vita, prima che il controllo della missione invii i comandi finali per schiantarsi sulla superficie della luna e distruggerla nel 2035. Se tutto va come previsto, Juice effettuerà un totale di 35 sorvoli intorno alle lune acquatiche di Giove.
