Callisto e Ganimede: scoperta la loro differenza

E' recentissima la notizia che le differenze geologiche tra i due satelliti di Giove è giunta ad una spiegazione scientifica concreta. 

A pubblicare lo studio è stato il Southwest Research Institute con un articolo apparso apparso sul "Nature Geoscience". 

Le due lune di Giove sono simili nelle dimensioni e sono costituiti da una miscela di ghiaccio e roccia, ma i dati delle sonde Galileo e Voyager mostrano che essi sono differenti sia per l'aspetto della superficie sia per la struttura degli strati geologici interni; finora, tuttavia, nessuno è riuscito a fornire una spiegazione esaustiva della circostanza.

I ricercatori Amy C. Barr e Robin M. Canup del Planetary Science Directorate dell'SwRI hanno realizzato un modello dei processi di fusione da impatto e di formazione delle rocce del nucleo per mostrare il processo evolutivo dei due satelliti, che ha cominciato a divergere circa 3,8 miliardi di anni fa, durante il cosiddetto Tardo bombardamento pesante, la fase della storia lunare dominata da grandi eventi di impatto.

"Gli impatti di questo periodo hanno determinato processi di fusione su Ganimede così diffusi e profondi che il calore non poteva essere dissipato velocemente: ciò ha fatto sì che tutta la roccia di Ganimede sia affondata verso il centro", ha commentato Barr. "Callisto ha subito meno impatti e a velocità inferiori, e ha così evitato la fusione completa."

Nel modello di Barr e Canup, l'enorme gravità di Giove ha concentrato gli impatti cometari su Ganimede e Callisto. Ciascun impatto sulla superficie di ghiaccio e roccia dei due satelliti ha creato masse di acqua liquida, permettendo l'affondamento degli oggetti più pesanti.

Ganimede è più vicino a Giove e perciò è stato colpito da un numero di oggetti all'incirca doppio rispetto a Callisto, e con una velocità media più alta. Queste differenti condizioni hanno determinato un continuo afflusso di energia che si è autosostenuto su Ganimede ma non su Callisto.

Lo studio ha così gettato una luce nuova sulla cosiddetta "Dicotomia Ganimede-Callisto", un problema classico nella planetologia comparativa, un ambito di studi che cerca di spiegare perché alcuni oggetti del sistema solare abbiano la stessa costituzione ma un aspetto radicalmente differente.

In particolare, lo studio collega l'evoluzione dei satelliti di Giove alla migrazione orbitale dei pianeti esterni e alla storia dei bombardamenti della Luna terrestre.

"Così come la Terra e Venere, Ganimede e Callisto sono gemelli e comprendere come siano nati insieme e si siano evoluti in modo così differente è di estemo interesse per la planetologia", ha spiegato Barr. "Il nostro studio mostra che Ganimede e Callisto hanno registrato le impronte delle prime fasi evolutive del sistema solare, che sono veramente eccitanti e non tutte attese.

Callisto è uno dei quattro satelliti maggiori di Giove scoperti da Galileo Galieo nel 1610. La sua etá stimata si aggira intorno ai 4 miliardi di anni.

Inoltre per le sue dimensioni è terzo satellite dell'intero Sistema Solare raggiungendo quelle di Mercurio.

Se callisto orbitasse in una sua orbita, sarebbe un pianeta capace pribabilmente capace di ripulire la sua orbita da corpi minori e sarebbe considerato un vero e proprio pianeta.

La sua orbita è posta all'esterno della cintura di radiazioni di Giove, condizione che ha permesso di mantenere una tenue atmosfera composta da anidride carbonica, rilevata attraverso lo spettrometro della sonda Galileo. Secondo le stime della pressione atmosferica di 7,5×10-12 bar ed una densità di 4×108 cm−3. Callisto dovrebbe perderla teoricamente entro 4 giorni, ma ciò non accade in quanto qualche processo sconosciuto la reintegra costantemente. L'ipotesi più verosimile è che la sublimazione del ghiaccio di anidride carbonica presente sulla superficie ghiacciata la reintegri continuamente.

Inoltre gli elevati valori valori della inosfera ( 7–17×104 cm−3) suggeriscono avviene la fotoionizzazione dell'anidride carbonica in ossigeno molecolare, non ancora rilevato da Hubble che non ha gli strumenti adeguati.

Sempre l'Hubble però, ha individuato ossigeno condensato ed intrappolato sulla superficie.

La sua superfice, attentamente studiata dal Voyager 2, è la più fortemente craterizzata del Sistema Solare con regioni crateriche di 1600 km (bacino Asgard), 600 km (bacino Valhalla) e anelli concentrici che raggiungono i 3000 chilometri di diametro;

Un'altra caratteristica interessante è la Gipul Catena, una lunga serie di crateri da impatto posti su una linea retta lungo la superficie di Callisto, probabilmente i resti dell'impatto di una cometa frammentatasi prima a causa della forte mare di Giove (un pò come la Cometa Shoemaker-Levy 9).

La struttura interna di Callisto.

La superficie butterata di Callisto si estende al di sopra di uno strato ghiacciato spesso circa 200 chilometri. Sotto la crosta si trova probabilmente un oceano salato, spesso 10 chilometri.

L'oceano fu scoperto indirettamente attraverso studi del campo magnetico attorno a Giove e ai suoi satelliti più interni; fu trovato che il campo magnetico di Callisto è variabile in direzione, in risposta alle diverse configurazioni orbitali del satellite rispetto al campo magnetico di Giove. Questo suggerisce che all'interno di Callisto si trovi uno strato di fluido molto conduttivo.

Un altro indizio è che l'emisfero del satellite direttamente opposto al bacino Valhalla non mostra alcuna frattura, a differenza di quanto succede agli antipodi di crateri di simili dimensioni sulla Luna o su Mercurio; uno strato liquido sarebbe probabilmente in grado di assorbire le onde sismiche prima che esse possano rifocalizzarsi sul punto opposto della crosta planetaria.

Sotto l'oceano, Callisto sembra presentare un nucleo particolare, non interamente uniforme, ma tuttavia stabile. I dati della sonda Galileo suggeriscono che questo nucleo sia composto da roccia e ghiaccio compressi, con una percentuale di roccia crescente all'aumentare della profondità.

Video:

link:
http://www.swri.org/9what/releases/2010/BarrCanup.htm

traduzione: 
http://lescienze.espresso.repubblica.it/