Le evidenze sono emerse utilizzando set di dati nuovi e d'archivio del telescopio spaziale Hubble della NASA e la scoperta è stata pubblicata sulla rivista Nature Astronomy.
Ricerche precedenti avevano presentato prove circostanziali che Ganimede, la luna più grande del Sistema Solare, contiene più acqua di tutti gli oceani della Terra nel suo guscio ghiacciato e nell'oceano sotterraneo che dovrebbe risiedere ad oltre 150 chilometri di profondità sotto la crosta. Troppo nascosto perché il vapore acqueo individuato possa provenire da lì in qualche modo. In questo caso, a differenza di quanto avviene sulla luna di Saturno Encelado dove i geyser costituiscono un assaggio diretto del mare sommerso, il vapore acqueo sarebbe generato dalla sublimazione del ghiaccio superficiale, che passa dallo stato solido a quello gassoso.
Il vapore acqueo nascosto nei dati
Gli astronomi hanno riesaminato le osservazioni di Hubble degli ultimi due decenni.
Nel 1998, lo Space Telescope Imaging Spectrograph di Hubble catturò le prime immagini ultraviolette di Ganimede. Queste foto mostravano nastri colorati di gas elettrificato chiamate bande aurorali e fornivano ulteriori prove che Ganimede ha un debole campo magnetico. Le emissioni ultraviolette vennero spiegate dalla presenza di ossigeno molecolare (O2) ma alcune non corrispondevano. Quindi, gli scienziati avevano concluso che le discrepanze erano probabilmente correlate a concentrazioni più elevate di ossigeno atomico (O).
Nel 1998, lo Space Telescope Imaging Spectrograph di Hubble ha preso queste prime immagini ultraviolette di Ganimede, che hanno rivelato uno schema particolare nelle emissioni dell'atmosfera lunare. La luna mostra bande aurorali che sono in qualche modo simili agli ovali dell'aurora osservati sulla Terra e su altri pianeti con campi magnetici. Questa era la prova che Ganimede ha un campo magnetico permanente.
Crediti. NASA, ESA, Lorenz Roth (KTH)
Nel 2018, un team, guidato da Lorenz Roth del KTH Royal Institute of Technology di Stoccolma si propose di misurare la quantità di ossigeno atomico con Hubble come parte di un programma osservativo di supporto alla missione della NASA Juno. L'analisi ha combinato i dati di due strumenti: il Cosmic Origins Spectrograph del 2018 e le immagini d'archivio dello Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) dal 1998 al 2010.
Con sorpresa, la squadra scoprì che, contrariamente alle interpretazioni originali dei dati del 1998, nell'atmosfera di Ganimede l'ossigeno atomico era quasi assente e quindi, doveva esserci un'altra spiegazione per le discrepanze UV.
Roth e il suo team hanno quindi esaminato più da vicino la distribuzione relativa dell'aurora nelle immagini in ultravioletto.
La temperatura della superficie di Ganimede varia fortemente durante il giorno e, intorno a mezzogiorno vicino all'equatore, può diventare sufficientemente calda perché vengano rilasciate piccole quantità di molecole d'acqua o il ghiaccio sublimi. "In effetti, le differenze percepite nelle immagini UV sono direttamente correlate al punto in cui ci si aspetterebbe l'acqua nell'atmosfera lunare", si legge nella press release.
"Finora era stato osservato solo l'ossigeno molecolare", ha spiegato Roth. "Questo viene prodotto quando le particelle cariche erodono la superficie del ghiaccio. Il vapore acqueo che abbiamo misurato ora proviene dalla sublimazione del ghiaccio causata dalla fuga termica del vapore acqueo dalle regioni ghiacciate calde".
Un lavoro per Juice
Questa scoperta aggiunge importati presupposti per a prossima missione dell'ESA, JUICE (Jupiter Icy Moons Explore), del programma Cosmic Vision 2015-2025. Il lancio è previsto nel 2022 e l'arrivo su Giove nel 2029, impiegherà almeno tre anni a fare osservazioni dettagliate di Giove e di tre delle sue lune più grandi, ponendo un'enfasi particolare su Ganimede.
Ganimede è stata selezionata per un'indagine dettagliata perché fornisce un laboratorio naturale per l'analisi della natura, dell'evoluzione e della potenziale abitabilità dei mondi ghiacciati in generale, per il ruolo che svolge all'interno del sistema dei satelliti galileiani e delle sue interazioni magnetiche e plasmatiche uniche con Giove.
"I nostri risultati possono fornire ai team di JUICE informazioni preziose che possono essere utilizzate per perfezionare i loro piani di osservazione per ottimizzare l'uso del veicolo spaziale", ha aggiunto Roth.
Comprendere il sistema gioviano e svelare la sua storia, dalla sua origine al possibile emergere di ambienti abitabili, ci fornirà una migliore comprensione di come si formano ed evolvono i pianeti giganti gassosi e i loro satelliti.
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