Io, un mondo di vulcani
Nel nero vuoto dello spazio splende con vividi colori un incredibile oggetto, opera delle forze della natura: è il satellite di Giove, IO. Un mondo molto piccolo ma che presenta un’attività vulcanica tanto violenta da non avere uguali. Studiamo in dettaglio le caratteristiche di questo satellite con le ultime osservazioni dalle sonde spaziali.
Il principale responsabile di questo inferno è il gigante del Sistema Solare: Giove. Il satellite ruota molto vicino al gigantesco pianeta, distando “soltanto” 400.000 Km, quindi nel campo gravitazionale estremamente potente. Qui grandi forze di marea esercitano la loro azione allungando il satellite, altrimenti sferico.Queste dilatazioni riscaldano Io a tal punto che la maggior parte del suo nucleo diventa fluida.
LA SUPERFICIE DI IO
L’intera superficie si presenta come un’unica enorme regione vulcanica, ricoperta di composti di zolfo molto diversi per forma e composizione.La temperatura della sua superficie oscilla tra i -150°C e i -200°C, mentre il materiale emesso dai vulcani ha all’interno una temperatura di circa 100°C e la superficie dei laghi di lava di zolfo nero ha una temperatura addirittura di 380°C!!Sono presenti anche zone calde con una temperatura di +17° C mentre nelle zone circostanti si misurano temperature di -176° C. Le bocche vulcaniche raggiungono temperature fino a +500° C. Lo zolfo è presente ovunque formando un oceano profondo 4 o 5 km che soltanto nella sua parte più alta è di zolfo ghiacciato. Secondo alcuni studiosi esso formerebbe una coltre di polvere sopra ad uno strato di silicati non dissimile dalle regioni vulcaniche terrestri.
Il NUCLEO
La sonda Galileo ha rilevato la presenza di un gigantesco nucleo di ferro, pari alla metà del diametro, nel satellite Io del pianeta Giove.
ono state contate sulla superficie di Io circa 200 caldere, alcune delle quali a scudo, molte di tipo hawaiiano.
Le osservazioni della Galileo hanno permesso di misurare la temperatura della lava, che in alcuni casi risulta superiore a quella della lava terrestre. Altre osservazioni hanno permesso di chiarire il meccanismo di emissione dei “pennacchi”, di cui vediamo sopra un esempio. Non si tratta, come si pensava, di materiale emesso da eruzioni particolarmente violente, è invece il risultato dell’incontro tra la lava caldissima e i terreni circostanti ricchi di anidride solforosa ghiacciata. Anche sulla Terra avvengono fenomeni simili, quando le eruzioni incontrano terreni ricchi di ghiaccio.
Nel primo piano di Io, la “montagnola” che sporge dalla superficie è in realtà un’eruzione di Pillan, un vulcano fino ad ora inattivo. L’analisi delle lunghezze d’onda ultraviolette indica che il prodotto dell’eruzione, (il pennacchio che ci appare di colore verde nella foto) è composto di “neve” di anidride solforosa. Per rendere visibile il debole pennacchio eruttivo sono state utilizzate tecniche di elaborazione digitale aumentando il contrasto e aggiungendo i falsi colori. Il materiale eruttato dal vulcano Pillan è molto caldo (1500° Kelvin) e molto veloce (2880 chilometri orari). Il gas di anidride solforosa espulso dal vulcano è anch’esso inizialmente molto caldo ma si espande rapidamente e congela formano la neve. Io è ben conosciuto per i suoi vulcani attivi, molti dei quali proiettano giganteschi pennacchi di polveri nello spazio. Gli astronomi hanno scoperto l’eruzione di Pillan mentre stavano osservando fenomeni di questo tipo in un altro vulcano attivo, il Pele, che si trova a circa 500 km di distanza dal Pillan. Ma il Pele è entrato in fase di quiescenza. Io possiede centinaia di vulcani attivi ma soltanto pochi di essi, normalmente otto o nove, emettono di tanto in tanto dei pennacchi visibili.
PELE, LOKI e PROMETHEUS:
Sono tre i vulcani geologicamente più significativi studiati dalla sonda Galileo: Pele,Loki e Prometheus.
VULCANO PELE
Pele è un tipico esempio di vulcano a scudo, dotato di un diametro di base di 1400 chilometri e di un pennacchio intermittenti , che arriva a una quota di 400 chilometri. Dalle immagini infrarosse riprese da Terra , si nota sulla sommità una sempre presente macchia calda, stabile per dimensione e temperatura , che gli scienziati interpretano come lava liquida posta in una spaccatura della crosta solidificata. Pele ha attiva effusiva irregolare. E’ presumibile l’esistenza di una camera magmatica sotterranea , ricoperta da una spessa crosta. Si ritrova in esso l’analoga morfologia dei vulcani hawaiani terrestri, con la differenza che Pele è 100 volte più largo.
Il vulcano Pele appare come una macchia scura circondata da una forma irregolarmente ovale di color arancione, nella parte inferiore dell’immagine. Il materiale arancione è stato eruttato dal vulcano e sparso su una vasta area. Sebbene il vulcano sia stato scoperto per la prima volta dal Voyager, il caratteristico colore arancione dei depositi vulcanici è la novità di queste immagini. (Il Voyager non colse questo dettaglio perché non era sensibile alle lunghezze d’onda del vicino infrarosso). Lo zolfo e l’anidride solforosa che probabilmente sono dominanti nella composizione della superficie di Io non possono produrre questo colore arancione; così il vulcano Pele deve essere stato generato con materiali di composizione diversa, probabilemnte ricchi di sodio.
VULCANO LOKI
Il più vasto e il più potente vulcano a caldere dell’intero sistema solare, invece,è Loki.Esso forma un lago di lava incandescente con un’isola posta al centro . Una fessura visibile all’interno dell’isola è più calda del materiale ad essa circostante. Da solo emette calore come tutti i vulcani della terra messi insieme.E’ costituito da un’enorme caldera semicircolare di 200 chilometri, parzialmente ricolma di materiale scuro e sormontata da una spaccatura rettilinea di 150 chilometri.
PROMETHEUS
Misterioso è,invece,il vulcano equatoriale Prometheus, alto 7,5 chilometri e largo 270.La sorgente del pennacchio vulcanico a forma d’ombrello, dopo un confronto tra le immagini del Voyager e quelle della sonda Galileo, si è spostata inspiegabilmente di 100 km a ovest negli ultimi 20 anni. Il pennacchio è prodotto dal contatto della lava calda con un ampio deposito di anidride solforosa ghiacciata, un fenomeno analogo alle eruzioni vulcaniche che avvengono sulla Terra su terreni di ghiaccio. La caldera centrale che ha dato origine a un’enorme colata di lava scura lunga almeno100 chilometri ,è forse la testimonianza che Prometheus potrebbe essere rimasto attivo senza interruzione per 17 anni.
La temperatura della lava del satellite Io è stata rilevata tra i 1400 °C e i 1700 °C;un magma cosi caldo non si riscontra sulla Terra da oltre due miliardi d’anni.
La temperatura della lava terrestre è stimata attualmente tra 1000-1100 °C circa.Per analogia il satellite gioviano è l’unico corpo celeste che possa far capire e rivedere in parte l’evoluzione della Terra .Si suppone che l’attività vulcanica di Io sia prodotta dall’innalzamento di temperatura negli strati interiori , provocato dalle intense forze mareali di Giove.
Le particelle cariche provenienti alla magnetosfera di Giove, rimescolate a quelle espulse dalle eruzioni vulcaniche , fanno si che lo spazio intorno al satellite Io sia tutt’altro che vuoto. Le interazioni tra gli elettroni e la tenue atmosfera provocano una spettacolare aurora colorata di rosso, verde e blu: l’emissione rossa è attribuita alla presenza di atomi di ossigeno , l’emissione verde a atomi di sodio, mentre quella blu è causata dalla collisione con molecole di anidride solforosa, prodotta dall’attività vulcanica.
La quantità di gas sulfurei è tale da colpire l’intero complesso di lune e satelliti naturali che orbitano intorno a Giove.Si ritiene infatti che l’intera superficie di Europa sia interamente ricoperta da depositi d’acidi d’origine sulfurea. Una nube di sodio emessa nel corso delle eruzioni dei vulcani attivi del satellite segue a strascico Io lungo la sua traiettoria , con intensità spesso variabile.
Nelle eruzioni esplosive , Io espelle materiale a una velocità che và tra i 500 e i 1000 metri al secondo , circa 10 volte maggiore di quella media di vulcani terrestri.Se un essere umano si trovasse su Io vedrebbe qualsiasi cosa intorno alzarsi e abbassarsi di almeno 30 metri ogni giorno.Ogni secondo una tonnellata di materiale vulcanico viene strappata da Giove. I geyser di Io espellono materia a velocità di oltre 2.000 km/h.Per confronto le eruzioni dell’Etna espellono materiale a velocità dieci volte inferiori. In un periodo di 42 ore, ogni parte di Io è interessata dall’alta e dalla bassa marea della sua superficie rocciosa che si abbassa di parecchi metri o più ogni volta (movimenti che hanno gli stessi effetti di un potentissimo terremoto ).Si suppone che le eruzioni vulcaniche abbiano provato una riduzione del satellite di almeno 3,2 chilometri nel corso della sua storia geologica e si ritiene che Io si sia fuso completamente almeno 400 volte. Il satellite possiede una tipologia unica , nell’ambito del sistema solare: si ipotizza che in un anno vengano emessi 600 chilometri cubi di materiali vulcanici ,che rinnovano costantemente la superficie ,giustificando cosi l’assenza di crateri d’impatto.