Caratteristiche dell'Europa (satellite), composizione, orbita, movimento

Europa È un satellite naturale o una luna di Giove, scoperto nel 1610 dall'astronomo italiano Galileo Galilei (1564-1642). Fa parte delle lune galilei così chiamate, insieme a Ganymede, Io e Callisto. Il suo nome deriva da un personaggio della mitologia greca: l'Europa era la madre del re Minos de Creta, uno dei numerosi amanti del re degli dei.

L'astronomo tedesco Simon Marius, contemporaneo di Galileo, ha suggerito il nome in un'opera, in cui la scoperta dei satelliti gioviane era anche attribuita prima che Galileo lo annunciasse.

Figura 1. Immagine a colori naturali dell'Europa scattata dalla missione Galileo, le linee sono probabilmente fratture nella corteccia con rocce esposte. Fonte: Wikimedia Commons. NASA/JPL/DLR/PUB DOMAIN

Un'altra designazione utilizzata per questo satellite e attualmente in disuso è quella che Galileo ha originariamente proposto, con numeri romani. Pertanto, l'Europa è anche Giove II, poiché è la seconda luna galileo nella vicinanza al pianeta (Io è il più vicino ma ci sono altre quattro lune più piccole). 

Finalmente gli astronomi si inchinarono al suggerimento di Marius, che avrebbero potuto scoprire i satelliti indipendentemente da Galileo.

La scoperta di lune galilei in orbita attorno a Giove è stata una pietra miliare per la scienza. Rafforzò la teoria eliocentrica di Copernico e fece capire all'umanità che la terra non era il centro dell'universo.

Tuttavia, le lune galilei sono rimaste a lungo come piccole punti luminosi, visti con il telescopio in orbita attorno a Giove.

Questo fino a quando il pioniere delle missioni senza pilota, Voyager, Galileo e New Horizons hanno portato una valanga di informazioni sull'Europa e sui restanti satelliti dei pianeti giganti.

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Caratteristiche generali

Possibile abitabilità

L'Europa, appena più piccola della luna, ha un oceano d'acqua sotto la superficie ed è protetta dal vento solare dal campo magnetico gioviano, il che gli dà alcune prospettive di abitabilità.

figura 2. Dimensione comparativa dell'Europa, fino a sinistra, con la terra e la luna. Fonte: Wikimedia Commons. Apollo 17 Picture of the Whoe Earth: Nasatelescopic Image of the Full Moon: Gregory H. Reveneimage of Europe: NASA / JPL / PUB DOMAIN

A ciò si aggiunge che l'Europa può avere attività tettonica. E a parte la terra, fino ad ora non c'era altro oggetto celeste con geologia complessa.

Atmosfera

Ha anche l'atmosfera, fioca ma con ossigeno e la sua densità, sebbene non alta come la terra, suggerisce che nella sua composizione c'è una buona quantità di roccia.

Superficie

La superficie del ghiaccio è molto liscia, appena corrugata dalle linee mostrate nella Figura 1. 

Queste linee probabilmente riflettono le tensioni nella crosta ghiacciata di 100-150 km di spessore che copre l'Europa ed espone la roccia sottostante, sotto la quale c'è acqua liquida. 

C'è un calore sufficiente in Europa per mantenere questo oceano, a causa di riscaldamento delle maree. 

È comune pensare alle maree come fenomeni delle masse oceaniche, tuttavia l'attrazione gravitazionale non solo sposta l'acqua, ma anche la roccia. E questi processi trasportano attrito che si dissipa in calore l'energia del movimento orbitale.

Nessun campo magnetico

Attraverso le misure del campo magnetico fatto da missioni senza pilota, è noto che l'Europa manca del proprio campo magnetico. Ma hanno anche rilevato l'esistenza di un nucleo di ferro e uno strato di acqua ricco di contenuto minerale sotto la corteccia. 

Queste misure indicano che la bussola di un viaggiatore che è arrivato in Europa sperimenterebbe un ondeggio pazzo, specialmente quando l'approccio a Giove è massimo. Ed è che l'intenso campo magnetico gioviano interagisce con il materiale conduttivo del sottosuolo, causando tali fluttuazioni.

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L'Albedo de Europa

È noto che l'Europa ha una superficie congelata e incrostata, non solo per le informazioni ottenute attraverso le immagini, ma dalle misure fatte al suo Albedo. 

L'albedo di qualsiasi oggetto -anomico o di un'altra natura -è la frazione della luce che riflette. Ecco perché il suo valore varia tra 0 e 1. 

Se l'albedo vale 0, significa che l'oggetto assorbe tutta la luce senza riflettere nulla, al contrario, se vale 1, lo riflette.

Gli specchi sono oggetti con un grande albedo e quello dell'Europa è 0.69. Ciò significa che riflette circa il 69 % della luce che raggiunge la sua superficie, un indicativo che il ghiaccio che lo copre è pulito e recente. 

Pertanto, la superficie dell'Europa è relativamente giovane, stimata in circa 10 milioni di anni. Le antiche superfici di ghiaccio tendono piuttosto ad essere molto buie e hanno meno albedo.

Un altro fatto a favore è che la superficie dell'Europa ha a malapena influito sui crateri, il che suggerisce un'attività geologica sufficiente per cancellare l'evidenza di impatti. 

Uno di questi pochi crateri appare nella parte inferiore della Figura 1. È il punto leggero sotto forma di una talpa con un centro oscuro, chiamato cratere Pwyll, in onore della divinità celtica degli inferi.

Riepilogo delle principali caratteristiche fisiche dell'Europa

Movimento di traduzione

L'Europa si muove attorno a Giove con un periodo di poco più di 3 giorni e mezzo, seguendo un'orbita piuttosto circolare.

Una peculiarità nel movimento traslazionale dell'Europa è che è in rotazione sincrona con Giove. Quindi mostra sempre la stessa faccia al pianeta, proprio come la luna lo fa con la terra. Questo fenomeno è anche noto come Accoppiamento della Marta.

Figura 3. L'Europa mostra sempre lo stesso viso a Giove grazie alla rotazione sincrona. Fonte: NASA.

L'accoppiamento Marea è caratterizzato perché l'oggetto impiega lo stesso tempo per orbita attorno al più massiccio -scuisti in questo caso -piuttosto che girare una svolta completa sul proprio asse.

La spiegazione è che i corpi celesti non sono masse specifiche, ma oggetti con dimensioni apprezzabili. Pertanto, la forza di gravità che Giove esercita sui suoi satelliti non è omogenea, essendo più intensa sul lato più vicino e meno intenso sul lato più lontano.

Quindi una distorsione periodica ha origine in Europa, che è anche colpita dalla forza di gravità che le altre lune galilei vicine esercitano.

Il risultato è un'amplificazione delle forze gravitazionali in un fenomeno noto come Risonanza orbitale, Poiché le altre lune tirano gravitazionalmente dall'Europa a intervalli di tempo precisi.

Laplace Resonance

E ovviamente l'Europa fa lo stesso con le altre lune, creando una sorta di armonia tra tutte.

Gli effetti reciproci gravitazionali delle lune galilei sono chiamati Laplace Resonance, In onore del suo scopritore, il matematico e astronomo francese Pierre Simon de Laplace nel 1805.

Esistono diversi tipi di risonanza in fisica. Questa è una risonanza insolita in cui i periodi di rivoluzione delle tre lune sono in relazione 1: 2: 4. Qualsiasi forza esercitata su uno qualsiasi dei membri di questo sistema viene trasmessa ad altri, tramite interazione gravitazionale.

Può servirti: spettro elettromagnetico: caratteristiche, bande, applicazioniFigura 4. Animazione di risonanza orbitale tra satelliti galilei. Fonte: Wikimedia Commons. Utente: Matma Rex / Public Domain.

Pertanto le forze di marea rendono tutta l'Europa soggetta a tratti e compressioni che hanno origine il riscaldamento sopra descritto. E fa anche sì che l'Europa abbia un oceano d'acqua liquido.

Movimento rotatorio

L'Europa ha un movimento di rotazione attorno al proprio asse, che come abbiamo detto, ha la stessa durata del periodo orbitale, grazie all'attaccamento delle maree che ha con Giove.

Composizione

In Europa sono presenti gli stessi elementi come sulla terra. Nell'atmosfera c'è ossigeno, ferro e silicati sono nel nucleo, mentre l'acqua, la sostanza più sorprendente, occupa lo strato sotto la corteccia.

L'acqua sotto l'Europa è ricca di sali minerali, come il cloruro di sodio o il sale comune. La presenza di solfato di magnesio e acido solforico può in parte spiegare le linee rossastre che attraversano la superficie del satellite.

Si ritiene anche che in Europa ci siano Tholins, composti organici che si formano grazie alle radiazioni ultraviolette.

I tholins sono frequenti in mondi congelati come l'Europa e il titano, la luna di Saturno. Per loro formare, carbonio, azoto e acqua sono necessari.

Struttura interna

La struttura interna dell'Europa è simile a quella della terra, poiché ha un nucleo, un mantello e una crosta. La sua densità, insieme a io.

Figura 5. Struttura interna delle quattro lune galilei, secondo i modelli teorici. Fonte: Kutner, M. Astronomia: una prospettiva fisica.

Il nucleo d'Europa non è il metallo fuso (al contrario di IO), il che suggerisce che l'acqua sotto la crosta ha un alto contenuto di minerali, poiché il magnetismo europeo proviene dall'interazione tra un buon conduttore come l'acqua con sali con sali e intenso campo magnetico di Giove.

Nel mantello roccioso abbonde gli elementi radioattivi, che quando si decade emettono energia e costituiscono un'altra fonte di calore interno per l'Europa, a parte il riscaldamento delle maree.

Lo strato d'acqua più esterno, parzialmente congelato e parzialmente liquido, è stimato con uno spessore di 100 km in alcune aree, anche se altri affermano che è solo circa 200 m.

In ogni caso, gli esperti concordano sul fatto che la quantità di acqua liquida in Europa può diventare doppia ciò che esiste sulla terra.

Si ritiene inoltre che ci siano laghi nelle fessure della corteccia di ghiaccio, come suggerito nella Figura 6, che potrebbe anche ospitare la vita. 

La superficie ghiacciata riceve l'interazione continua con le particelle caricate inviate dalle cinture di radiazioni gioviane. Il forte magnetismo di Giove accelera i carichi elettrici e li eccita. Pertanto le particelle raggiungono il ghiaccio di superficie e il frammento delle molecole d'acqua.

Nel processo viene rilasciata molta energia, abbastanza per formare le nuvole di gas brillante in Europa che hanno osservato sul suo percorso la sonda Cassini, mentre si dirigeva verso Saturno.

Figura 6. Struttura interna dell'Europa secondo i modelli creati con le informazioni disponibili. Fonte: Wikimedia Commons.

geologia

Le missioni senza pilota hanno contribuito con molte informazioni sull'Europa, non solo nella moltitudine di immagini ad alta risoluzione che hanno inviato dalla superficie, ma anche a causa degli effetti gravitazionali dell'Europa sulle navi.

Le immagini rivelano una superficie gialla molto leggera, priva di notevoli rilievi, come alte montagne o crateri notevoli, a differenza di altri satelliti Galileani.

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Ma ciò che attira più attenzione è la struttura delle linee sinuose che si intersecano continuamente e che vediamo chiaramente nella Figura 1.

Gli scienziati credono che queste linee abbiano la loro origine in fissure profonde sul ghiaccio. Viste più da vicino, le linee hanno un bordo scuro con una striscia centrale più chiara che si ritiene sia un prodotto di grandi geyer. 

Figura 7. I geyser europei, visti da Hubble. Fonte: NASA.

Queste colonne ad alto vapore (piume) di diversi chilometri sono costituite da acqua più calda che deriva dall'interno attraverso le fratture, come riportato dalle osservazioni del telescopio spaziale di Hubble.

Alcune analisi rivelano le tracce lasciate dall'acqua con grande contenuto minerale e successivamente evaporate.

È possibile che, sotto la corteccia d'Europa, ci siano processi di subduzione, come vengono forniti sulla terra, in cui le piastre tettoniche convergono ai bordi, spostando alcune rispetto agli altri nelle aree di subduzione così scambiate.

Ma a differenza della terra, le piastre sono di ghiaccio che si muovono sull'oceano liquido, invece di farlo sul magma, come nel caso della terra.

Possibile abitabilità in Europa

Molti esperti sono convinti che gli oceani europei possano contenere la vita microbica, poiché sono ricchi di ossigeno. Inoltre, l'Europa ha l'atmosfera, sebbene fioca, ma con la presenza di ossigeno, un elemento necessario per sostenere la vita.

Un'altra opzione per ospitare la vita sono i laghi incapsulati nella corteccia di ghiaccio. Al momento sono ipotesi e ci sono molte altre prove per confermarli.

Alcune prove vengono ancora aggiunte per rafforzare questa ipotesi, ad esempio la presenza di minerali di argilla nella corteccia, che sono associati alla materia organica sulla terra. 

E un'altra sostanza importante che, secondo i nuovi risultati, si trova sulla superficie dell'Europa è il cloruro di sodio o il sale comune. Gli scienziati hanno dimostrato che il sale da tavola, nelle condizioni prevalenti in Europa, acquisisce il colore giallo pallido, che è apprezzato sulla superficie del satellite.

Se questo sale viene dagli oceani d'Europa, significa che molto probabilmente mantengono la somiglianza con la terra e con esso la possibilità della vita domestica. 

Questi risultati non implicano necessariamente che ci sia vita in Europa, ma, se confermato, il satellite ha condizioni sufficienti per il suo sviluppo.

C'è già una missione della NASA chiamata Europe Clipper, che è attualmente in fase di sviluppo e potrebbe essere lanciata nei prossimi anni. 

Tra i suoi obiettivi ci sono lo studio della superficie dell'Europa, della geologia del satellite e della sua composizione chimica, nonché la conferma dell'esistenza dell'oceano sotto la corteccia. Dovremo aspettare un po 'più a lungo per sapere.

Riferimenti

1. BBC. Perché l'Europa, la luna ghiacciata di Giove, è il miglior candidato per trovare la vita extraterrestre nel sistema solare?. Estratto da: BBC.com.
2. Eales, s. 2009. Pianeti e sistemi planetari. Wiley-Blackwell.
3. Kutner, m. 2003. Astronomia: una prospettiva fisica. Cambridge University Press.
4. Pasachoff, J. 2007. Il cosmo: astronomia nel nuovo millennio. Terza edizione. Thomson-Brooks/Cole.
5. Semi, m. 2011.Il sistema solare. Settima edizione. Apprendimento del Cengage.
6. Wikipedia. Europa (luna). Recuperato da: in.Wikipedia.org.
7. Wikipedia. Europa Clipper. Recuperato da: è.Wikipedia.org.