La luna vulcanica di Giove: tuffarsi nei misteri infuocati di Io con Hubble e Webb

Southwest Research Institute guiderà un ampio progetto del Space Telescope Science Institute utilizzando i telescopi Hubble e James Webb per studiare in remoto Io durante i sorvoli complementari del satellite di Giove da parte della sonda Juno della NASA. I prossimi sorvoli di Juno offrono un'ottima opportunità per combinare misurazioni intensive in situ con la teledetezione da terra al fine di comprendere il contributo vulcanico di Io all'ambiente di plasma intorno a Giove. Credit: SwRI/John Spencer

I dati di telerilevamento completeranno le osservazioni in situ della sonda Juno.

Lo Space Telescope Science Institute ha recentemente assegnato al Southwest Research Institute (SwRI) un ampio progetto per utilizzare i telescopi Hubble e James Webb per studiare in remoto Io, il corpo più attivo vulcanicamente nel sistema solare. Lo studio completerà i prossimi sorvoli del satellite di Giove da parte della sonda Juno della NASA e fornirà informazioni sul contributo di Io all'ambiente di plasma intorno a Giove. I progetti del telescopio Hubble richiedono 75 orbite o più; questo progetto raccoglierà dati durante 122 orbite, che è come viene allocato il tempo del telescopio Hubble.

"Il momento di questo progetto è critico. Nel prossimo anno, Juno sorvolerà diverse volte Io, offrendo rare opportunità di combinare osservazioni in situ e remote di questo complesso sistema", ha dichiarato il dott. Kurt Retherford di SwRI, responsabile della campagna, utilizzando principalmente il 4,7% del tempo disponibile per le osservazioni Hubble in questo ciclo e integrato con 4,8 ore di osservazioni Webb. "Speriamo di ottenere nuove conoscenze sul vulcanismo drammatico di Io, le interazioni plasma-luna e le popolazioni di gas neutro e plasma che si propagano attraverso l'ampio magnetosfera di Giove e inducono intense emissioni aurorali gioviane".

SwRI sta conducendo uno studio per capire come Io, il corpo più vulcanico del nostro sistema solare, contribuisce alla plasmasfera di Giove. Lo strumento JIRAM di Juno immagina i punti caldi di Io, dati che saranno completati dai dataset dei telescopi Hubble e Webb. Credit: NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM

L'atmosfera in fuga di Io è la fonte dominante di materiale nella magnetosfera gioviana, una vasta bolla di particelle caricate che ruota attorno al gigante gassoso. Tuttavia, la connessione tra i vulcani, i volatili superficiali, l'atmosfera e l'interazione del plasma magnetosferico con le nubi neutre estese di Io, il toro di plasma di Io (IPT) e l'ionosfera di Giove rimane difficile da quantificare e comprendere.

"Le connessioni tra processi variabili nel tempo sono fondamentali per comprendere il sistema di Giove nel suo insieme", ha affermato la dott.ssa Fran Bagenal, co-responsabile del progetto dell'Università del Colorado a Boulder. "Ad esempio, quanta zolfo viene trasportato da Io alla superficie di Europa? Come si confrontano le caratteristiche aurorali su Io con l'aurora sulla Terra, le aurore boreali, e su Giove?"

Io, la luna più interna di Giove, fornisce la maggior parte delle particelle cariche nella magnetosfera del pianeta. L'IPT è una nuvola a forma di ciambella di ioni ed elettroni che circonda Giove, creata quando i gas atmosferici che sfuggono da Io vengono ionizzati. Gli elettroni collidono con gli ioni, che assorbono energia dagli urti e la rilasciano sotto forma di luce ultravioletta, che può essere rilevata dai telescopi.

"La maggior parte di questi materiali non sfugge direttamente dai vulcani ma è associata alla sublimazione del ghiaccio di biossido di zolfo dalla superficie diurna di Io", ha detto la dott.ssa Katherine de Kleer del Caltech, un'altra co-investigatrice con competenze nell'analisi dei dati di James Webb. "L'interazione tra l'atmosfera di Io e il plasma circostante fornisce il meccanismo di fuga per i gas rilasciati dalla superficie ghiacciata della luna".

La missione principale di Juno ha studiato l'interno di Giove, la magnetosfera e l'aurora, mentre la sua missione estesa include i sorvoli dei satelliti di Galileo. I sorvoli di Io da parte di Juno il 30 dicembre 2023 e l'1 febbraio 2024 sono particolarmente ravvicinati. Avranno luogo anche alcuni altri passaggi più lontani, con l'evento del 20 settembre 2024 osservabile da Hubble e Webb. Mentre le missioni Europa Clipper e Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) sono programmate per arrivare a Giove nel 2029-2031, nessuna di queste missioni sorvola Io. Un'altra opportunità di fare questo tipo di ricerca non sarebbe stata possibile fino agli anni '30 del 2030.

"La possibilità di un approccio olistico alle indagini su Io non è stata disponibile dal momento in cui una serie di sorvoli della sonda Galileo nel 1999-2000 sono stati supportati da Hubble con una prolifica campagna di 30 orbite", ha detto Retherford. "La combinazione delle misurazioni intensive in situ di Juno con le nostre osservazioni a distanza sicuramente farà avanzare la nostra comprensione del ruolo di Io nel guidare fenomeni accoppiati nel sistema di Giove".