GRAZIE AL PROCESSO DI RISONANZA MAREALE

Le lune di Giove si riscaldano a vicenda

Secondo un nuovo studio pubblicato su Geophysical Research Letters, le interazioni gravitazionali tra i satelliti di Giove potrebbero avere un impatto maggiore sul riscaldamento delle lune di quanto lo abbia Giove stesso, a patto che gli oceani presenti sulle lune siano sufficientemente profondi, da decine a centinaia di chilometri

     14/09/2020
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Fotomontaggio di Giove e dei satelliti galileiani – Io, Europa, Ganimede e Callisto – fotografati dal Voyager 1. Crediti: Nasa/Jpl

Le lune di Giove sono calde.

O meglio, sono più calde di quanto ci si aspetterebbe, data la loro lontananza dal Sole. Quello che succede è che, grazie a un processo chiamato riscaldamento mareale, le spinte gravitazionali delle lune del gigante gassoso e del pianeta stesso, allungano e schiacciano i satelliti abbastanza da riscaldarli.

Di conseguenza, alcune delle lune ghiacciate contengono interni sufficientemente caldi da ospitare oceani di acqua liquida e, nel caso della luna rocciosa Io, il riscaldamento mareale è sufficiente a sciogliere la roccia in magma.

I ricercatori hanno sempre creduto che il gigante gassoso fosse responsabile della maggior parte del riscaldamento mareale associato agli interni liquidi delle sue lune, ma un nuovo studio – finanziato dal programma Habitable Worlds della Nasa e pubblicato su Geophysical Research Letters – ha scoperto che le interazioni tra le lune potrebbero avere un impatto maggiore del riscaldamento indotto dal solo Giove. «È sorprendente perché le lune sono molto più piccole di Giove. Non ti aspetteresti mai che siano in grado di creare una risposta mareale così importante», riferisce Hamish Hay del Jet Propulsion Laboratory, primo autore dell’articolo, che ha svolto le ricerche presso l’Università dell’Arizona Lunar and Planetary Laboratory.

Capire come le lune si influenzano a vicenda è importante perché può far luce sull’evoluzione del sistema lunare nel suo complesso. Giove ha quasi 80 lune: le quattro più grandi sono Io, Europa, Ganimede e Callisto. «Riuscire a mantenere oceani sotterranei e non congelare durante le ere geologiche richiede un buon equilibrio tra il riscaldamento interno e la perdita di calore; tuttavia, abbiamo diverse prove che Europa, Ganimede, Callisto e altre lune dovrebbero essere mondi oceanici», riferisce il coautore Antony Trinh, ricercatore presso il Lunar and Planetary Lab. «Io – la luna galileiana più vicina a Giove – mostra un’attività vulcanica diffusa, un’altra conseguenza del riscaldamento mareale, ma probabilmente a un’intensità maggiore di quella sperimentata da altri pianeti terrestri, come la Terra, nella loro storia primordiale. In definitiva, vogliamo capire la sorgente di tutto questo calore, sia per la sua influenza sull’evoluzione, sia per l’abitabilità dei molti mondi presenti nel Sistema solare e oltre».

Il trucco del riscaldamento mareale è un fenomeno chiamato risonanza mareale. «La risonanza crea corpi più caldi», spiega Hay. «Fondamentalmente, se spingi un oggetto o un sistema e lo lasci andare, oscillerà alla sua frequenza naturale. Se continui a spingere il sistema alla giusta frequenza, quelle oscillazioni diventeranno sempre più grandi, proprio come quando spingi un’altalena. Se spingi l’altalena al momento giusto, la sua oscillazione aumenta; ma se sbagli il tempismo, il movimento dell’altalena viene smorzato».

La frequenza naturale di ogni luna dipende dalla profondità del suo oceano. «Queste risonanze mareali erano note prima di questo studio, ma conosciute solo per le maree dovute a Giove, il quale può creare questo effetto di risonanza solo se l’oceano è davvero sottile (meno di 300 metri), che è improbabile», dice Hay. «Quando le forze di marea agiscono su un oceano globale, si crea un’onda di marea sulla superficie che finisce per propagarsi intorno all’equatore con una certa frequenza, o periodo».

Le quattro lune più grandi di Giove, in ordine di distanza dal pianeta: Io, Europa, Ganimede e Callisto. Crediti: Nasa

Secondo il modello dei ricercatori, la sola influenza di Giove non può creare maree con la giusta frequenza per risuonare con le lune, perché si ritiene che gli oceani delle lune siano troppo spessi. È solo quando i ricercatori hanno aggiunto al modello l’influenza gravitazionale delle altre lune, che hanno iniziato a vedere le forze mareali avvicinarsi alle frequenze naturali delle lune. Quando le maree generate da altri oggetti nel sistema lunare di Giove corrispondono alla frequenza di risonanza di ciascuna luna, la luna inizia a risentire di un riscaldamento maggiore di quello dovuto alle maree indotte dal solo Giove e, nei casi più estremi, questo potrebbe provocare lo scioglimento interno del ghiaccio o della roccia.

Affinché le lune sperimentino la risonanza mareale, i loro oceani devono essere spessi da decine a centinaia di chilometri, valori che rientrano nelle attuali stime degli scienziati. Tuttavia, ci sono alcune avvertenze sui risultati ottenuti dai ricercatori: il loro modello presume che le risonanze mareali non diventino mai troppo estreme. I ricercatori intendono ora capire cosa succede, nel modello, se il vincolo sulle risonanze mareali viene rilassato. Inoltre, Hay si augura che studi futuri saranno in grado di dedurre la vera profondità degli oceani all’interno di queste lune.

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