Io,inferno e paradiso, e la missione Io Volcano Observer Parte-III


La sonda New Horizons riprende Io,con il pennacchio di un eruzione vulcanica, insieme ad Europa

In quest'ultima parte, dopo aver scoperto Io e viaggiato attraverso la storia della sua esplorazione, dopo aver poi nella seconda parte conosciuto le principali caratteristiche della sonda IVO, concluderemmo con un'approfondita descrizione dei suoi obiettivi scientifici e tecnologici. Non solo, analizzeremo passo per passo le varie sfide e come verranno affrontate, insieme alle difficoltà e possibili aggiunte.

Gli obiettivi scientifici che l'Io Volcano Observer si propone sono i seguenti(per ognuno viene specificato come verranno realizzati):

Capire i meccanismi di eruzione della lava ed i pennacchi di Io, e le implicazioni dei processi presenti riguardo gli altri pianeti terrestri.

Immagine dell'eruzione del Vulcano Sarychev, nelle Isole Kuril, Russia, a Nord-Est del Giappone. Fotografia del 12 Giugno 2009, dalla Stazione Spaziale Internazionale. Credit: NASA/Goddard/ISS

- immagini ad altissima risoluzione a lunghezze d'onda che vanno dal ultravioletto a termico-infrarosso(RCam e THEMIS) insieme al monitoraggio
di elementi in fuga dal satellite, tramite il INMS.
- Filmati di fenomeni dinamici come pennacchi,venti, e laghi di lava(RCam).
- Richiede un capacità e velocità molto alta di gestione dei dati.

Io è impossibile ? Determinare la struttura interiore di Io, specialmente la frazione fusa del mantelo

- le misurazioni che abbiamo(grafico sopra) indicano una temperatura del mantelo cosi alta che il mantelo dovrebbe essere relativamente molto liquido,
ma se cosi fosse,
questo porterebe ad un insuficiente riscaldamento per via della marea e lo farebbe diventare instabile. Le nostre misurazioni potrebbero essere sbagliate,
o ci possono essere meccanismi che non conosciamo che portano a questi apparenti paradossi.
Io Volcano Observer sarà in grado di dare finalmente delle risposte usando sia lo spettrometro di massa, che le misurazioni con THEMIS.
- Usando la RCam avremmo misurazioni della lava in vari punti della luna, inoltre usando rilevazioni a colori avremmo modo di osservare molto meglio le differenze
- Misurazioni dell'induzione elettromagnetica di un segnale per cercare di capire se esiste un oceano di magma sotto la superficie.
- Migliori misurazioni della forma e grandezza di Io, e ricerca di moti asincroni (RCam).

Determinare le esatte proprietà ed i meccanismi che regolano il riscaldamento per forza di marea di Io, e le implicazioni per l'evoluzione di satelliti come Io ed Europa

quello che la forza di marea ha causato nei 4 satelliti galileani

- Verrà mappato e monitorato l'intero flusso di calore globale,specialmente durante le eclissi per minimizzare il calore radiato dal sole, e specialmente delle
regioni polari (THEMIS)
- Questo richiederà una vista polare delle eclissi.

Studiare i processi di formazione delle montagne e le implicazioni per la tettonica in condizioni estreme,simili a quelle agli inizi della storia dei altri pianeti

regione montuosa su Io, ripresa da Galileo

- Ripresa di immagini e misurazioni topografiche delle principali strutture tettoniche.(RCam)
- Copertura da polo a polo di almeno qualche zona,ad una risoluzione di 25m/pixel per almeno 200 km.
- immagini a colori dei elementi volatili associati alle strutture tettoniche.

Capire l'atmosfera di Io, e la sua ionosfera,insieme ai meccanismi dominanti che regolano la perdita di massa ed i possibili legami con il vulcanesimo di Io

perdita di massa, in questo caso Sodio che fuoriesce da Io

- determinare la composizione, e variabilità spazio-temporale dei elementi in fuga da Io(INMS,RCam,FGM)
- Ottenere direttamente porzioni dei pennacchi di Io, e della sua atmosfera.(INMS).Cosa che accadrà molto probabilmente solo nel caso di un estensione.

Determinare l'eventuale presenza di un campo magnetico di Io, e le implicazioni per il suo nucleo

- Misurazioni delle impronte magnetiche con il FGM(strumento per la rivelazione magnetica)
- La sonda Galileo non aveva trovato un campo magnetico molto forte, ma uno di solo qualche centinaio di nT, tuttavia le dinamiche del nucleo potrebbero
essere molto più complesse di quanto immaginiamo portando non ad un campo magnetico dipolo ma quadrupolare o octopolare.
- Sorvoli a diverse latitudini magnetiche e una varietà di longitudini di Io. Questi dati insieme a quelli di Galileo e del futuro JEO(Jupiter Europa Orbiter)
permetteranno di creare modelli molto accurati dei campi magnetici eventuali di Io.
- Il nucleo di Io potrebbe mancare di una convezione significativa se il mantello è caldissimo.

Capire la chimica della superficie di Io, inclusi gli elementi volatili ed i silicati.Valutare le implicazioni per la differenziazione della crosta e la perdita di massa

- Immagini in Ultravioletto, e vicino-Infrarosso (RCam) per misurare le emissioni termo-spettrali(THEMIS), e determinare la composizione delle specie in fuga
(INMS).
- Sarebbe importante per questo obiettivo avere in aggiunta un Micron Imaging Spectrometer(da 2 a 5 micron)JIRAM.

Migliorare le nostre conoscenze del Sistema Gioviano,incluse le strutture meteorologiche e atmosferiche,il fenomeno delle aurore, composizione e variabilità della esosfera di Europa, e i processi della magnetosfera di Giove. Inoltre sarebbe una fantastica occasione per osservare molto meglio le lune più piccole e interne di Giove, ed i suoi anelli.

In infrarossi diventa visibile il sottile sistema anellare di Giove
Auora al polo nord di Giove

- Osservazione con "tutte le armi" quando non in missione diretta intorno ad Io.

Oltre agli obiettivi scientifici ci sono in ballo anche importanti obiettivi tecnologici:

Test a lungo termine dei ASRG
- test dei microfoni usando le immagini NAC
- Assicurarsi che la missione può continuare anche nel caso uno dei 4 ASC falisce.

La NASA ha annunciato la missione Jupiter Europa Orbiter(JEO)

Mosaico di Giove con le lune Io ed Europa viste durante un transito. Credit: NASA/JPL/Bjorn Jonsson

- Potrebbe aumentare l'attrattiva di una missione come IVO per la NASA, dato che reduce i rischi per il JEO
- JEO potrebbe usare gli ASRG, data la scarsità di Pu238.
- IVO metterebbe a disposizione preziosa esperienza nel uso degli ASRG nel ambiente di Giove.
- Una missione IVO lanciata nel 2015 fornirebbe diversi anni di test in volo ed esperienza nel uso dei ASRG, prima del lancio di JEO.
- IVO fornirebbe importante esperienza dei ASRG nella cintura di radiazione di Giove più o meno in contemporanea con il lancio di JEO, ma molto in anticipo del
suo arrivo a Giove, fornendo cosi l'occasione di preparare eventuali operazioni in caso di problemi, con largo anticipo.
- Nuove informazioni riguardo al ambiente radioattivo di Giove, e nuovi modelli sulle mappe stellari nella zona da seguire per non perdersi.
- Nel caso IVO non fosse scelto, JEO compierà comunque almeno 4 sorvoli approfonditi di Io.
- IVO riuscirebbe a dare risposte a domande a cui JEO non potrebbe darle, come modelli legati al flusso di calore polare, chiave per riuscire a distinguere tra
riscaldamento mareale profondo o superficiale. Ma sia Galileo, che JEO che gli osservatori terrestri hanno una visione equatoriale di Io. IVO invece potrebbe
mappare i poli.
- Mandarli entrambi non è sicuramente uno spreco. JEO intanto avrà un spettrometro a ultravioletti che permetterà di fare analisi in UV di Io, a differenza di
IVO. Inoltre più dati ci sono meglio è, dato che Io cambia in continuazione(Galileo per esempio scoprì le grandi eruzioni polari soltanto alla fine della sua
missione)

Immagine di New Horizons, in cui si vede Io accanto a Giove

In conclusione, la missione Io Volcano Observer è esattamente quello che serve sia alla NASA che alla comunità scientifica. Un nuovo target eccitante in grado di infiammare(mai parola fu più appropriata) gli animi di giovani ricercatori e studenti, con immagini,video e dati affascinanti e di una qualità senza precedenti. Inoltre la NASA guadagnerebbe molto dal uso delle ASRG, e dei studi del loro comportamento in ambienti estremi. Anche nei peggiori casi, IVO fornisce un periodo di 6 anni di di volo in cui mettere alla prova le nuove tecnologie. Se la missione si conclude con un sucesso, allora si possono aprire nuove prospettive per missioni future verso Saturno,Urano e Nettuno.

http://www.lpi.usra.edu/opag/march09/presentations/10Ivo.pdf
http://solarsystem.nasa.gov/planets/profile.cfm?Object=Jup_Io

2 risposte a “Io,inferno e paradiso, e la missione Io Volcano Observer Parte-III”

  1. Ciao Adrian,
    Complimenti per questo articolo in tre parti. Davvero interessante!

    Per Matteo:
    Giove è in effetti un vero sistema planetario all'interno del Sistema Solare. Pensa che se Giove avesse avuto una massa più grande, si sarebbe "acceso" e sarebbe diventata una nana bruna probabilmente, scaldando molto più di quello che fa adesso. In quel caso pero, forse la meccanica celeste del sistema solare sarebbe del tutto cambiata e la zona abitabile attorno ad esso avrebbe permesso ai suoi satelliti maggiori di avere magari l'acqua allo stato liquido.

    un saluto!

    Arthur

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