Con lo scorso articolo, ci siamo lasciati alle spalle la Fascia Principale e ci siamo avventurati nel Sistema Solare esterno, il regno dei giganti gassosi o pianeti gioviani. Il primo mondo che incontriamo è un vero gigante: Giove.
Viene chiamato il “re dei pianeti” in virtù delle sue dimensioni (nel Sistema Solare, solo il Sole è più grande di lui) e molte antiche civiltà, ad esempio l’Antica Roma, lo hanno identificato come il re degli dei.
Vediamo un po’ di dati fisici:
• Diametro equatoriale medio 142.984 chilometri;
• Distanza media dal Sole 778.412.026 chilometri;
• Distanza media dalla Terra (quando i pianeti sono allineati) 628.814.138 chilometri;
• Periodo orbitale 4.333 giorni, ovvero quasi 12 anni;
• Periodo di rotazione intorno al suo asse 9 ore, 55 minuti, 30 secondi (molto meno della Terra);
• Possiede ben 63 satelliti naturali e 4 anelli di polveri.
Viste le sue grandi dimensioni e vista la grande quantità di oggetti che gli orbitano attorno, il pianeta può essere considerato una sorta di miniatura del Sistema Solare.
Giove ha una massa pari a 318 volte quella della Terra e un’accelerazione gravitazione superiore di 2,36 volte la nostra.
Ecco i due pianeti a confronto:
Però non possiede una superficie solida: è quello che viene definito un “gigante gassoso” ed è formato da una massa gassosa e liquida, con un piccolo nucleo roccioso al centro. Vediamo uno spaccato:
L’atmosfera è formata prevalentemente da idrogeno (H) ed elio (He), più tracce di quasi tutti gli elementi della tavola periodica. Dall’immagine si può vedere come lo spessore dell’atmosfera sia minimo, se paragonato a quello degli altri strati.
Una caratteristica dell’atmosfera gioviana che risalta subito è la sua striatura. Le strie sono provocate dalla fervente attività atmosferica, messa in moto non tanto dal Sole, che è troppo lontano, ma dal calore interno del pianeta e dall’elevata velocità di rotazione intorno al suo asse (meno di 10 ore): infatti la velocità di rotazione è più elevata all’equatore che ai poli; vale per tutti i pianeti, ma in quelli gassosi è più evidente. I venti possono raggiungere anche i 400 Km/h. Come si può vedere in questo link, alcune bande ruotano in senso orario e altre in senso antiorario, questo provoca immensi cicloni a anticicloni, il più famoso dei quali è la “Grande Macchia Rossa”:
Essa è un anticiclone che ruota in senso antiorario ed è la più grande tempesta del Sistema Solare: il suo diametro ovest-est varia fra i 24.000 e i 40.000 chilometri, in senso sud-nord tra 12.000 e i 14.000 chilometri; la Terra potrebbe comodamente starci dentro 3 o 4 volte. Le prime osservazioni attribuibili alla Macchia sono state eseguite da Giovanni Cassini nella seconda metà del XVII secolo, la tempesta quindi sarebbe quindi in corso da almeno quattrocento anni. Le prime osservazioni ufficiali risalgono al 1830.
L’atmosfera gioviana è anche sede di grandi tempeste di fulmini, i cui poderosi bagliori sono visibili dall’orbita, causate dai moti di convezione. Sembra che sia presente anche acqua, sebbene in piccole quantità.
Procedendo in profondità, oltre l’atmosfera incontriamo uno spesso strato liquido. La composizione è la stessa dell’atmosfera, ma l’enorme pressione lo fa esistere allo stato liquido nonostante l’alta temperatura.
Ancora più in profondità, troviamo lo strato più spesso e forse più esotico: l’idrogeno metallico. Sulla tavola periodica, l’idrogeno fa parte del I gruppo insieme ai metalli alcalini, nonostante sia un gas e quindi un non metallo. Sembra che a elevatissime pressioni (centinaia di migliaia o milioni di volte quella dell’atmosfera terrestre al livello del mare) gli elettroni possano staccarsi dai loro nuclei e creare legami di tipo metallico. Se fosse solido, cristallizzerebbe in un reticolo cristallino come tutti i normali metalli.
Le intense correnti elettriche prodotte in questo strato dalla veloce rotazione del pianeta generano una magnetosfera dieci volte più potente di quella terrestre, nonché la più intensa del Sistema Solare dopo quella del Sole.
Al centro è probabile che si trovi un nucleo solido, anche se la sua composizione (e la sua stessa esistenza) è solo frutto di ipotesi. Probabilmente è formato da carbonio(C) e silicati, a una temperatura di 36.000°K e 4.500 GPa di pressione. Probabilmente la massa del nucleo è decine di volte quella terrestre.
Giove possiede anche degli anelli, nell’immagine si può avere un’idea del loro aspetto e della loro posizione, ma sono poco evidenti perché formati in prevalenza da polveri (probabilmente composte da silicati).
Molte missioni hanno esplorato Giove e i suoi satelliti, spedendo sulla Terra molte splendide immagini e un’enorme quantità di dati. Delle più famose, quattro erano fly-by (ovvero che si sono avvicinate e hanno studiato il pianeta per poi continuare il viaggio) ed erano le NASA Pioneer 10(1973), Pioneer 11(1974), Voyager 1(1979) e Voyager 2(1979). Le Voyager hanno scattato molte delle immagini più famose.
La missione dedicata al re dei pianeti fu la NASA Galileo, che lo raggiunse nel 1995, dopo sei anni di viaggio.
Ecco un’immagine artistica della Galileo, ritratta sopra Io con Giove sullo sfondo.
La Galileo trasportava una sonda atmosferica, dotata di un pesante scudo termico, destinata a un volo suicida all’interno dell’atmosfera gioviana. La sonda trasmise dati per cinquantotto minuti e raggiunse una profondità di 150 Km circa, prima di perdere i contatti.
La Galileo ha immortalato l’impatto dell’enorme cometa Shoemaker-Levy 9, che nel 1994 fu spezzata in una decina di frammenti dall’intensa gravità gioviana e precipitò nell’atmosfera, lasciando delle colossali macchie scure, che si sono dissolte nel giro di alcuni mesi.
SATELLITI NATURALI
Giove ha molte decine di satelliti naturali, qui ci occuperemo dei quattro più grandi, che sono anche i più famosi e interessanti. Detti anche Medicei, furono scoperti da Galileo Galilei col suo cannocchiale nel 1610.
Ganimede
Ganimede è il più grande satellite del Sistema Solare, coi suoi 5.262 chilometri di diametro. Per dimensioni è più grande del pianeta Mercurio, anche non lo supera per massa. È formato principalmente da ghiaccio e da silicati, con un nucleo di ferro(Fe) fuso. A una profondità di 200 Km circa potrebbe esistere un oceano di acqua salta, ma non si hanno prove dirette. Possiede anche una tenue atmosfera composta da ossigengo(O) e da idrogeno.
Ganimede è l’unico satellite del Sistema Solare a presentare una propria magnetosfera, generata dai moti di convezione del nucleo di ferro fuso e collegata con linee di forza aperte al ben più grande campo magnetico gioviano.
Callisto
Callisto ha un diametro di 4.820 chilometri, quindi è il secondo satellite di Giove per dimensioni e il terzo del Sistema Solare (il secondo è Titano, satellite di Saturno, di cui ci occuperemo nel prossimo articolo). Il satellite presenta una rarefatta atmosfera di anidride carbonica(CO2) e di ossigeno. La sua superficie ha la particolarità di essere la più pesantemente craterizzata del Sistema Solare, i crateri si conservano per via della mancanza di dinamica endogena: al contrario del molto simile Galileo, infatti, Callisto non ha un nucleo fuso.
Io
Io ha un diametro di 3.660 Km, paragonabile a quello della nostra Luna. La caratteristica che subito salta all’occhio è la sua variopinta colorazione: essa è provocata dalle numerose ed intense eruzioni vulcaniche, infatti Io è il corpo più vulcanicamente attivo del Sistema Solare. Le eruzioni sono provocate dall’effetto marea indotto da Giove, di Ganimede ed Europa, che distorcono il satellite scaldandone l’interno. Per via della bassa gravità, alcuni pennacchi vulcanici possono sfiorare i 550 Km di altezza. È probabile che il vulcanismo di Io sia una delle cause della formazione degli anelli di Giove.
Il suo curioso nome, Io, è deriva da una delle tante amanti del dio romano Giove.
Europa
Europa è la più piccola dei satelliti medicei, con i suoi 3.121 Km di diametro. È tuttavia il satellite forse più famoso in assoluto per via di una sua caratteristica molto peculiare: il profondo strato di acqua liquida che dovrebbe trovarsi sotto la superficie ghiacciata. Se confermato, si tratterebbe del posto più promettente in cui cercare forme di vita extraterrestri (probabilmente simili a batteri) all’interno del Sistema Solare. Se confermata, la vita su Europa sarebbe la prova definitiva dell’esistenza di vita extraterrestre. La ricerca è ancora in corso e si progettano missioni specifiche per esplorne l’eventuale oceano.
Il nostro viaggio intorno a Giove finisce qui, la prossima volta ci spingeremo fino all’elegante Saturno!