Astronomia, nuova scoperta su uno dei satelliti di Giove: su Io non c'è nessun oceano superficiale di magma

Io, il più interno satellite naturale di Giove tra i quattro satelliti medicei, ossia i satelliti maggiori del nostro gigante gassoso, scoperti da Galileo Galilei e quindi visibili dalla Terra anche tramite binocolo o piccolo telescopio, è il più denso satellite di tutto il sistema solare nonché il corpo celeste più vulcanicamente attivo.

Sul satellite sono infatti presenti circa 400 vulcani attivi che espellono regolarmente magma dall’interno del corpo. Questa attività è dovuta all’orbita eccentrica del satellite attorno a Giove. Ciò genera interazioni mareali incredibilmente potenti all’interno del corpo celeste.

L'importanza delle forze mareali

Queste forze mareali oltre ad alimentare il vulcanismo di Io si pensa siano in grado sostenere un oceano globale di magma sotto la superficie del satellite, rimane tuttavia aperto il dibattito a riguardo. Infatti alcuni scienziati sostengono l’idea di un oceano di magma superficiale, mentre altri ritengono che il satellite abbia una parte interna più rigida, in buona parte solida.

Per riuscire a risolvere questa diatriba un team internazionale di ricercatori ha combinato i dati provenienti da più missioni per misurare la deformazione mareale di Io.

Lo studio

Lo studio, pubblicato sulla rivista Nature, è stato guidato da Ryan Park, Senior Research Scientist e Principal Engineer presso il Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA, e vede numerose realtà internazionali tra cui spiccano svariati enti e università italiane: il Centro Interdipartimentale di Ricerca Industriale Aerospaziale (CIRI) dell’Università di Bologna, l’Istituto Nazionale di AstroFisica (INAF) e l’Università La Sapienza di Roma.

Hanno inoltre collaborato a questo lavoro anche il Southwest Research Institute (SwRI) e il Goddard Space Flight Center, sempre della NASA (National Aeronautics and Space Administration).

Secondo i risultati di questo lavoro sembrerebbe che su Io non sia presente un oceano di magma e che il suo mantello sia perlopiù solido. Questi risultati sono in disaccordo con quanto previsto in precedenza e che era stato suggerito dalle misurazioni di induzione magnetica effettuate durante la missione Galileo lanciata nel 1989.

Infatti le misure effettuate dalla sonda, che raggiunse Giove nel 1995, dopo un viaggio di 6 anni, avevano suggerito l’esistenza di un oceano di magma all’interno di Io, con uno spessore di circa 50 km e prossimo alla superficie. Tali risultati implicavano dunque che circa il 20% del materiale del mantello del satellite fosse fuso.

Anche la sonda Juno ha osservato da vicino questo corpo effettuando in quasi 10 anni di missione numerosi sorvoli su Io, e anche i dati ottenuti con questa missione hanno supportato la teoria dell’oceano di magma.

Ovviamente quest’ultima missione è recente, è ancora in corso, e quindi la strumentazione in dotazione alla sonda Juno è notevolmente più evoluta rispetto a quella di Galileo e ha permesso di condurre una campagna di mappatura globale dei vulcani di Io da cui è emerso che la distribuzione del flusso di calore vulcanico è coerente con la presenza dell’oceano globale di magma.

Tuttavia negli anni il dibattito sull’affidabilità di queste tecniche non si è mai fermato e ora secondo questo nuovo studio, in cui i ricercatori hanno modellato la deformazione mareale di Io attraverso il numero di Love gravitazionale, questo oceano non sembrerebbe esistere.

Importanti implicazioni anche per altri studi

Il numero di Love, k₂, è definito come il rapporto tra il potenziale gravitazionale imposto da Giove e il potenziale indotto dalla deformazione di Io. Quando questo numero è alto allora è presente un oceano globale di magma, quando è basso l’oceano non c’è.

I risultati di questo lavoro evidenziano un numero di Love basso e quindi secondo i ricercatori sul satellite non c’è nessun oceano globale di magma.

Questo risultato è molto importante perché suggerisce che le forze mareali non portano necessariamente alla formazioni di oceani di magma sulle lune o sui pianeti. Ciò quindi potrebbe avere implicazioni per lo studio degli esopianeti su cui è presente un riscaldamento mareale, come le Super-Terre o le eso-lune che orbitano attorno a giganti gassosi particolarmente massivi.

Riferimenti allo studio:

Park, R. S. et al. Io’s tidalresponse precludes a shallow magmaocean. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-024-08442-5 (2024)