Nuove mappe dei vulcani di Io, nuovi misteri

Un gruppo di ricercatori ha pubblicato i risultati del più dettagliato e lungo monitoraggio mai eseguito della luna Io, la cui superficie costellata di vulcani la rende il mondo più attivo nel sistema solare.
Gli scienziati hanno fotografato la superficie di Io usando un sistema di ottiche adattive installato sui telescopi Keck II e Gemini North, larghi rispettivamente dieci e otto metri, per un totale di 100 notti sparse su 29 mesi, a partire da Agosto 2013. Le osservazioni ad alta risoluzione hanno permesso agli scienziati di monitorare ben 48 punti caldi.

Credit: Katherine de Kleer and Imke de Pater image, from Gemini Observatory/AURA & Keck Observatory

"In una data notte, possiamo notare almeno mezza dozzina di punti caldi," spiega Katherine de Kleer dell'Università della California a Berkeley. "Delle centinaia di vulcani attivi su Io, siamo stati in grado di monitorare i 50 più potenti negli ultimi anni."
Le immagini rivelano le emissioni termiche rilasciate dalle eruzioni in corso e il raffreddamento delle colate laviche. La risoluzione spaziale ha inoltre permesso agli scienziati di misurare la temperatura e l'energia delle singole eruzioni vulcaniche.
Alcuni eventi sono durati pochi giorni, mentre altri non hanno accennato a diminuire in intensità neanche dopo più di un anno di osservazioni. Gli scienziati hanno notato anche che alcune eruzioni sembrano avvenire in sequenza, come se un evento riuscisse a scatenare una seconda eruzione a 500 chilometri di distanza, e così via.
"Nonostante ipotizzare un meccanismo in grado di operare su distanze così vaste sia quasi uno sforzo di fantasia, il vulcanismo di Io è comunque molto più estremo di quello terrestre, tanto che continua a meravigliarci e stupirci," prosegue de Kleer.
Gli scienziati sospettano che le violente attività vulcaniche di Io siano alimentate dalle drammatiche forze mareali a cui la luna è sottoposta. Queste perturbazioni sono dovute alle variazioni nell'intensità del campo gravitazionale di Giove lungo la traiettoria orbitale di Io intorno al gigante gassoso.

Credit: Katherine de Kleer and Imke de Pater image, from Gemini Observatory/AURA & Keck Observatory

Secondo questo nuovo studio, però, il quadro è ancora incompleto. I modelli delle forze mareali di Io, infatti, implicano che le attività vulcaniche debbano concentrarsi in prossimità dei poli o dell'equatore, con una distribuzione simmetrica tra le due facce di Io. Le nuove osservazioni, invece, rivelano che le eruzioni sono avvenute quasi tutte su una sola faccia della luna, quella compresa tra 180 e 360 gradi di longitudine, e a latitudini più elevate rispetto alle previsioni.
"La distribuzione delle eruzioni non combacia con le previsioni dei modelli," spiega de Keer. "Ulteriori osservazioni potranno dirci se ciò è dovuto allo studio di un campione troppo piccolo, oppure a un errore nei modelli. Forse scopriremo che fattori geologici regionali giocano un ruolo molto più importante nel determinare quando e dove le eruzioni avvengono rispetto ai meccanismi di riscaldamento mareale."
Uno degli aspetti più interessanti di questo nuovo studio è stato il monitoraggio del vulcano Loki Patera, la cui luminosità varia di un intero ordine di grandezza ogni 1-2 anni. Gli scienziati sospettano che Loki Patera contenga un massiccio bacino di lava, e che gli improvvisi picchi di luminosità siano dovuti alla rotazione della sua crosta. Le emissioni termiche provenienti da Loki Patera sembrano viaggiare lungo la superficie del lago durante ciascun evento, come se lo sprofondamento delle porzioni della crosta fosse azionato da un sistema di onde sulla superficie del lago.
Prima del 2002, il fronte si espandeva in direzione antioraria attorno all'isola fredda incastonata nel centro del lago. Poi, questi improvvisi eventi sono quasi del tutto cessati, fino a una ripresa delle attività vulcaniche nel 2009.
"In seguito alla ricomparsa di questi eventi, le onde hanno iniziato a viaggiare in direzione oraria attorno al lago," spieg de Imke de Pater di Berkeley.
Le osservazioni rivelano inoltre che due violente eruzioni del vulcano Kurdalagon Patera, entrambe avvenute nella primavera del 2015, hanno provocato un ingrossamento del toroide di materiale neutro che orbita intorno a Giove. Le osservazioni dimostrano l'esistenza di un qualche collegamento tra la nube e le attività vulcaniche di Io; tuttavia, non è ancora chiaro come mai solamente alcune eruzioni abbiano effetti diretti sulle dimensioni della nube.
"Queste fantastiche immagini illustrano il grande progresso che è stato effettuato nel monitoraggio ad alta risoluzione dalla superficie terrestre nell'ultimo decennio," spiega Chris Davis del Gemini Observatory. "È incredibile che, grazie alle ottiche adattive, siamo in grado di risolvere singole strutture non solo sulla superficie dei pianeti del sistema solare, ma anche sulle loro lune."