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Sono molte le immagini estremamente significative che le sonde Voyager hanno ripreso durante la loro missione, questo appare abbastanza comprensibile considerando che si trattava della prima esplorazione dei pianeti esterni del nostro Sistema Solare compiute da sonde di una certa complessita'; oltre alla gia' vista Pale Blue Dot un'altra foto aveva accesso la fantasia di molti e collocato in una nuova prospettiva il nostro pianeta ed il suo posto nell'ordine dell'Universo: l'iconica immagine riportata a sinistra ed inviata dal Voyager 1, la prima che la sonda trasmise a terra: la Terra e la Luna, sospese nella buia immensita' dello spazio, sembrano piu' un sistema doppio che un pianeta con il suo satellite.
A destra una delle prime immagini inviata dalle sonde Voyager del pianeta Giove, con le sue lune e l'ombra del satellite Io che si proietta sulla sinistra del disco del pianeta sulla sua atmosfera.

Le sonde Voyager svelarono anche il volto delle quattro lune maggiori di Giove, quelle scoperte da Galileo Galilei nel 1610: qui a sinistra la tormentata superficie del satellite piu' interno Io, completamente ricoperto dalla lava delle continue eruzioni vulcaniche che riplasmano di continuo la sua superficie. Ancora prima che le sonde Voyager si avventurassero nel sistema gioviano alcuni studi avevano mostrato che Io non sembrava essere una luna simile alle altre: misurazioni nell'infrarosso avevano infatti messo in evidenza delle zone sulla superficie del satellite piu' calde del normale, con vaste regioni che si sarebbero portate ad almeno 300°C in piu' di una occasione. Alcuni modelli teorici predicevano che le forze mareali originate da Giove avrebbero creato un'intensa attivita' vulcanica e creato una profonda differenziazione della struttura interna di Io. Questo quadro fu poi quello effettivamente rivelato dalle Voyager, con una superficie in cui sono completamente assenti crateri da impatto e che si rinnova di continuo grazie all'emissione di nuove colate laviche anche nell'arco di pochi mesi. Malgrado l'apparente criticita' la situazione generale della luna e' stabile, in quanto le forze mareali gioviane che tenderebbero a modificare l'orbita di Io rendendola piu' circolare e ad allontanarla da Giove vengono bilanciate dalle risonanze orbitali con gli altri due grandi satelliti esterni: Europa e Ganimede, per cui la luna si trova in un'orbita stabile seppur piuttosto eccentrica. Proprio questa eccentricita' orbitale fa si' che Io si trovi periodicamente molto vicino a Giove e poi piuttosto lontano, il tutto in un periodo complessivo di 42,4 ore circa: tanto impiega il satellite a compiere una rivoluzione intorno a Giove. Le tensioni gravitazionali innescano potenti forze mareali che riscaldano l'interno della luna e causano delle deformazioni sulla crosta che raggiungono anche i 100 metri; la frizione degli strati interni provoca la fusione delle rocce e la creazione del magma interno che poi trova sfogo nelle potenti eruzioni vulcaniche.

L'eruzione del vulcano Loki su Io ripreso in diretta da una delle sonde Voyager. Loki e' il piu' grande vulcano attivo del Sistema Solare. Questa immagine e' il risultato di un mosaico di foto scattate dalla sonda ad una distanza di circa 490.000 km. Durante il breve passaggio delle sonde Voyager in prossimita' di Giove furono registrare ben sette eruzioni esplosive su Io, con l'emissione di grandi pennacchi di materiale: in particolare l'eruzione riportata nell'immagine fu talmente violenta da proiettare materiale fino a 300 km di altezza. Ad oggi sono circa 300 i vulcani attivi registrati su Io ma si pensa che siano almeno 400: le strutture vulcaniche sono piuttosto diverse da quelle che possiamo trovare sulla Terra o su Marte, trattandosi piu' che altro di strutture denominate paterae, identificabili come depressioni piane circondate da pareti scoscese che ricordano un poco le caldere che si possono trovare all'interno dei vulcani terrestri. A differenza pero' delle strutture presenti su Io, le caldere terrestri si trovano all'interno di edifici vulcanici, in quanto si creano proprio dal crollo della camera magmatica a seguito del suo svuotamento dopo una violenta eruzione; quelle della luna gioviana non si trovano all'interno dei vulcani a scudo e sono generalmente molto piu' grandi, con un diametro medio di circa quaranta km; la patera del cratere Loki ha una dimensione di oltre duecento km. Le manifestazioni vulcaniche, oltre alle drammatiche e spettacolari emissioni di pennacchi alti centinaia di km, assumono la forma di colate laviche che si diffondono sulle zone pianeggianti e, in alcuni casi, si formano dei veri e propri laghi di lava che, periodicamente, si rovesciano una volta che la parte superficiale si e' raffreddata. La lava e' composta principalmente da silicati ricchi di magnesio e zolfo fuso, che fornisce anche il caratteristo colore alla superficie della luna, i pennacchi sono costituiti da zolfo ed anidride solforosa; l'acqua e' praticamente assente. La superficie di Io e' caratterizzata anche dalla presenza di montagne altissime che, pur essendo la loro origine sicuramente collegata all'attivita' vulcanica, si trovano principalmente in zone lontane da edifici vulcanici: si pensa a degli effetti compressivi sulla crosta del satellite che abbiano causato l'innalzamento di una parte di essa formando queste catene montuose, per la verita' non molto estese; in media esistono circa 150 montagne aventi un'altezza media di seimila metri, con un'altezza massima di 17,5 km.

Anche di Europa, la luna piu' piccola tra quelle scoperte da Galileo Galilei, le sonde Voyager svelarono per la prima volta il volto, rivelando un mondo con una crosta ghiacchiata, composta probabilmente di ghiaccio d'acqua mista a rocce, povera di crateri da impatto e solcata da profonde fratture superficiali, come se fosse stata ripetutamente spaccata e poi ricomposta. Le immagini inviate a Terra anche dalle sonde seguenti le Voyager hanno confermato tale aspetto del satellite ed avvalorato sempre di piu' l'ipotesi della presenza, al di sotto della crosta ghiacciata ad un profondita' di diversi km, di un vasto oceano di acqua. L'acqua si troverebbe allo stato liquido per via dell'effetto delle forze mareali di Giove che riscaldano l'interno del satellite, similmente a quello che avviene su Io anche se in maniera meno catastrofica; la frizione che si genera all'interno di Europa aumenterebbe la temperatura interna e scioglierebbe le parti piu' profonde della costra ghiacciata, l'oceano sarebbe poi preservato dal freddo spazio interplanetario dalla crosta di ghiaccio sovrastante spessa diversi chilometri: in queste condizioni si e' anche ipotizzata la formazione di molecole organiche e, forse, della vita stessa. L'oceano potrebbe essere profondo anche 100 chilometri e ricco di sali minerali; al di sotto del quale si troverebbe un mantello roccioso e, infine, un nucleo metallico al centro. E' possibile che esistano delle zone su Europa dove lo strato di ghiacchio sia piu' sottile, forse solo qualche centinaio di metri, e che impatti di piccoli corpi asteroidali abbiano provocato delle fratture nella crosta ghiacciata in cui l'oceano sottostante e' venuto a contatto con la superficie; il freddo dello spazio ha sicuramente avuto ben presto la meglio, ricreando lo strato ghiacciato, pero' alcune osservazioni sembrano mostrare alcune terreni con strutture che potrebbe testimoniare proprio eventi di questo tipo, con analisi spettroscopiche che hanno rilevato presenza di sali, come il solfato di magnesio, a cui si dovrebbero le colorazioni rossastre visibili sulla superficie, se abbinate a composti dello zolfo. Le striature che solcano e si intersecano sull'intera superficie di Europa sono probabilmente un'altra conseguenza degli stress mareali a cui e' sottoposta la luna sotto l'azione delle forze gravitazionali gioviane: le piu' larghe arrivano ad una larghezza di 20 km e potrebbero essere sedi di fenomeni di criovulcanesimoUn criovulcano e' letteralmente un "vulcano di ghiaccio", ovvero un struttura che erutta acqua, ammoniaca e metano anziche' magma bollente come avviene sui pianeti di tipo terrestre come la Terra o Marte. e di geyserSorgente di acqua a temperatura piu' alta rispetto all'ambiente circostante, che viene espulsa sulla superficie in maniera violenta ed eventualmente ad intervalli di tempo sotto forma di colonne di vapore. nella fase di allargamento delle fratture, quando l'acqua piu' calda dall'interno arriva violentemente in superficie. In generale l'aspetto di queste linee ricorda le dorsali oceanicherisultato della separazione tra due diverse placche della crosta oceanica e comprende rilievi di orgine tettonica sulla Terra: tenendo presente che Europa rivolge sempre lo stesso emisfero verso Giove, ci si dovrebbe aspettare che la struttura generale delle linee si presenti secondo uno schema ricorrente e prevedibile, viceversa questo sembra vero solo per le linee geologicamente piu' recenti, al massimo risalenti a 180 milioni di anni fa, mentre quelle piu' vecchie sembrano seguire degli schemi completamente diversi. Una possibile spiegazione di questa anomalia potrebbe essere che la superficie del satellite ruota ad un velocita' diversa da quella del resto di Europa, cosa che confermerebbe la presenza di un oceano sotterraneo che separerebbe meccanicamente la superficie dal mantello roccioso sottostante: sotto l'azione delle forze gravitazionali di Giove la superficie ruoterebbe piu' velocemente. Confronti effettuati tra le immagini delle Voyager alla fine degli anni settanta e quelle della sonda Galileo a cavallo tra gli anni novanta e duemila sembrerebbe mostrare che la superficie compia una rotazione in piu' dell'interno in un arco di dodicimila anni. Ancora il confronto delle immagini riprese nelle due missioni sembrano mostrare evidenze di fenomeni simili alla tettonica a placche che avviene sulla Terra. Il criovulcanesimo e i fenomeni dei geyser sono stati poi effettivamente osservati nel corso sia di missioni seguenti sia da osservazioni da terra, cosi' come sono stati rilevati su altri corpi del Sistema Solare esterno come su Tritone, satellite di Nettuno sempre grazie alla sonda Voyager 2; Encelado e Titano, satelliti di Saturno, e sulla luna piu' grande del sistema gioviano Ganimede. Anche Plutone, recentemente visitato dalla sonda New Horizon, sembrerebbe mostrare segni di criovulcani, con addirittura il piu' grande finora conosciuto nel Sistema Solare, alto 4 chilometri ed esteso per piu' di 140, denominato Mons Wrigth. E' anche possibile che esistano su Europa, immediatamente al di sotto della crosta di ghiaccio dei "laghi" di acqua liquida separati dall'oceano ancora piu' sottostante: questi ambienti potrebbero essere un altro possibile habitat per semplici forme di vita; l'esistenza e la posizione di queste sorta di oasi sotterranea sarebbe tradita dalla presenza in superficie di particolari formazioni effettivamente osservate, come rilievi o buche di forma approssimativamente circolare, chiamate lenticulae che fanno a loro volta parte di un particolare tipo di terreno denominato "terreno caotico" sotto ai quali si troverebbero i laghi.
I geyser a cui si e' precedentemente accennato emettono vapore acqueo con pennacchi che possono raggiungere anche la ragguardevole altezza di 200 km al di sopra della superficie; l'acqua sotto forma di vapore viene emessa alla velocita' di 2.500 km orari e il tasso di eruzione, ovvero la quantita' di acqua emessa, e' di circa 7.000 kg per secondo. Tutti questi fenomeni cosi' potenti ed estremi sono probabilmente sempre innescati dall'azione gravitazionale di Giove, che fornisce l'energia necessaria; si tratta anche di fenomeni estremamente rapidi e transitori, tanto che possono generarsi, evolversi e cessare nel giro di pochissimi giorni. La fuoriuscita del vapore acqueo e' probabilmente anche l'origine della tenue atmosfera che circonda Europa, formata da ossigeno: sotto l'azione delle radiazioni solari l'acqua viene scissa in idrogeno ed ossigeno, il primo e' estremamente leggero e si perde con facilita' nello spazio, complice anche la bassa gravita' della luna, mentre l'ossigeno e' piu' pesante e viene trattenuto per un certo tempo; nuove emissioni di vapore acqueo vanno poi a compensare quello che lentamente si perde comunque nello spazio; ovviamente questa sottilissima e debole atmosfera non puo' essere assolutamente respirata tuttavia e' gia' rimarchevole il fatto che esista: solo altre poche lune nel sistema solare possono vantare una simile caratteristica.

A sinistra: interpretazione artistica di come potrebbe apparire un geyser in eruzione sulla superficie di Europa. (Immagine NASA/ESA/K. Retherford/SWRI)
A destra: altra interpretazione artistica di come potrebbe apparire il panorama visto da un osservatore sulla superficie di Europa. Giove e' digran lunga l'oggetto piu' evidente nel cielo con un diametro apparente di ben 13°, mentre l'oggetto piu' luminoso rimarrebbe comunque il Sole che avrebbe pero' dimensioni apparenti di soli 6' contro i 30' circa che mostra ad un osservatore sulla superficie terrestre. Anche le altre due lune piu' vicine ad Europa, cioe' Io e Ganimede sarebbero piuttosto cospicue nel firmamento di Europa, con diametri apparenti superiori ai 40', Callisto invece si presenterebbe con un dischetto di soli 13'. Dato che Europa mostra sempre lo stesso emisfero a Giove, ovvero e' in rotazione sincrona, il pianeta risultera' visibile solo da quell'emisfero. Questo cielo meraviglioso campeggia sopra uno scenario veramente straordinario, con una superficie perennemente ghiacciata ma spesso animata da violente eruzioni di geyser e di criovulcani; la permanenza di un osservatore sulla superficie appare pero' molto complicata dall'intenso flusso di radiazioni provenienti da Giove che potrebbero uccidere un essere umano in pochissimo tempo. (Immagine NASA/JPL-Caltech utilizzata in un articolo pubblicato il 6 agosto 2019 dal sito Astronomy.com)

Immagine di Ganimede ripresa il 4 marzo 1979 dalla sonda Voyager 1 ad una distanza di 2,6 milioni di km. Questo satellite e' il piu' grande del sistema gioviano con un diametro di circa 5.200 km, circa una volta e mezza quello della Luna con una densita' media che e' pero' circa la meta' di quella del nostro satellite; questo lascia pensare che in realta' Ganimede sia composto principalmente da una mistura di ghiaccio e rocce. Al contrario delle superfici delle lune Io ed Europa, quella di Ganimede sembra invece ricordare in parte quella lunare con formazioni simili ai "mari" lunari e crateri da impatto sparsi un po' su tutta la superficie; anche le lunghe striature biancastre ricordano molto quelle visibili sul nostro satellite ed associate anche qui con i grandi crateri creati dalla collisione con corpi asteroidali.
Alcune stime indicano che praticamente la meta' della massa di questo satellite sarebbe composta di ghiaccio d'acqua con forse altri componenti in piccole quantita', come ghiaccio di ammoniaca; il potere riflettente della superficie, definito come albedo espresso in termini percentuali e' la frazione di radiazione solare riflessa da una superficie: 100% indica che tutta la luce viene riflessa; senza particolari specifiche si intende per radiazione incidente la luce visibile. conferma ancora la massiccia presenza di acqua ghiacciata, con valori intorno al 43% quando il nostro stesso pianeta arriva al massimo al 39%. Analisi spettroscopicheAnalisi, misurazione e studio di uno spettro elettromagnetico che permette la rilevazione di elementi chimici nell'oggetto che emette la radiazione luminosa o in un gas che si frappone tra la sorgente luminosa e l'osservatore. alle lunghezze d'onda dell'infrarosso e dell'ultravioletto hanno rivelato una notevole quantita' di composti chimici tra i quali l'anidride carbonica, l'anidride solforosa, cianogeno, idrogeno solfato, svariati composti organici, solfato di magnesio e solfato di sodio; questi ultimi potrebbero essere stati depositati sulla superficie da geyser o criovulcani ed originati in un oceano composto da acqua salata sito ben al di sotto della crosta ghiacciata, come nel caso dell'altra luna piu' interna Europa. Da notare che esiste una asimmetria tra l'emisfero di Ganimede che guarda verso la direzione del moto orbitale (parte "anteriore") e quello opposto: la prima e' piu' ricca di diossido di zolfo. Questo composto chimico potrebbe in effetti provenire dalla luna Io grazie alle sue frequenti e violente eruzioni di materiale dagli svariati grandi vulcani che ne costellano la superficie e che possono eiettare particelle a grande velocita' ed a grandi altezze, giungendo anche vincere l'attrazione gravitazionale della luna ed a immettersi in orbita intorno a Giove; alla fine questo materiale in orbita sarebbe "spazzato" e raccolto da Ganimede lungo il suo cammino orbitale, visto che anche questa luna mostra sempre lo stesso emisfero in direzione di Giove, ovvero e' in rotazione sincrona, e che quindi l'emisfero anteriore e' sempre lo stesso.
Come si e' accennato esistono delle analogie a proposito di struttura interna tra Ganimede ed Europa: entrambi dovrebbero avere un grande e profondo oceano di acqua al di sotto della crosta ghiacciata, che ha anche una funzione di isolante dall'inospitale ambiente dello spazio interplanetario, vista l'assenza di una atmosfera sufficiente densa da proteggere la superficie. Al contrario pero' di Europa, Ganimede ha un proprio campo magnetico di una certa intensita', per cui potrebbe esistere un nucleo allo stato fuso composta da materiali ferrosi ad alta conducibilita' elettrica che si potrebbe essere generato molto tempo fa in conseguenza dell'esposizione del satellite a temperature molto intense; il decadimento di elementi radioattivi potrebbe contribuire a mantenere le alte temperature del nucleo, cosi' come avviene per la Terra. Secondo alcuni modelli teorici, per mantenere un campo magnetico a livello planetario come quello osservato per Ganimede sarebbe necessaria la presenza di un nucleo interno di ferro puro allo stato solido, del raggio di almeno 500 chilometri alla temperatura di circa 1.500°K ed una pressione di 100 kbar. Il nucleo centrale sarebbe poi circondato da uno strato di ferro e composti come il solfuro di ferro allo stato fuso, dello spessore di circa 400 chilometri; al di sopra si troverebbe un mantello di silicati seguito poi da uno strato di ghiaccio, l'oceano salato ed infine la crosta ghiacciata esterna che termina quindi con la superficie del satellite. Questa e' formata da due tipi di regioni: quelle scure, piu' antiche e fortemente craterizzate, e quelle chiare piu' giovani e con un numero inferiore di crateri da impatto; sembrerebbe che l'attivita' dei criovulcani sia stata molto limitata su Ganimede al contrario di quello che avviene su Europa, sono state pero' trovati chiari indizi di attivita' vulcanica classica, con colate laviche che dovrebbero aver interessato la superficie del satellite molto tempo fa. Una teoria evoca uno scenario in cui l'orbita di Ganimede avesse una eccentricita' molto piu' alta nel passato, per cui le forze mareali erano molto piu' forti e contribuivano in modo determinante al riscaldamento degli strati interni, cosi' come avviene attualmente per il satellite Io; inoltre si sarebbero innescati dei meccanismi di tipo tettonico in conseguenza della spaccatura in piu' punti della crosta ghiacciata, sempre in seguito alle tensioni mareali: alla formazione delle zone piu' chiare possono aver contribuito anche i numerosi geyser che dovevano essere presenti all'epoca. La formazione piu' grande ed evidente sulla superficie di Ganimede e' la Galileo Regio che si estende per piu' di 4.400 chilometri e consiste in una vasta ed antichissima regione scura, costellata di crateri da impatto e circondata da formazioni piu' giovani e chiare. Le sonde Voyager scoprirono anche la presenza di calotte polari su Ganimede, composte da brina di acqua e che si estendono fino ai 40° di latitudine.
Per quello che riguarda l'atmosfera della luna i Voyager fornirono dati contrastanti rispetto alle osservazioni effettuate dalla Terra pochi anni prima, all'inizio degli anni settanta: in effetti alcune osservazioni avevano mostrato la presenza di una sottile atmosfera di ossigeno, tuttavia le sonde non furono in grado di rilevare alcunche', malgrado fossero equipaggiate con strumentazione piu' sensibile di quella usata nelle osservazioni da Terra; tuttavia nella seconda meta' degli anni novanta il Telescopio Spaziale HubbleIl piu' grande telescopio spaziale finora esistente (2020), lanciato nel 1990 e tutt'ora operativo. Ha contribuito in maniera determinante alla ricerca astronomica degli ultimi decenni. rilevo' la presenza di debolissima atmosfera di ossigeno puro grazie anche alla presenza di fenomeni di luminiscenze nel lato in ombra del satellite, dovute all'interazione dell'ossigeno con elettroni; la densita' rilevata da Hubble era piu' bassa del limite di rilevazione degli strumenti a bordo delle sonde Voyager.
Il campo magnetico a cui si e' precedentemente accennato e' forse innescato dal nucleo ferroso interno, tuttavia esiste anche la possibilita' che esso sia generato dall'oceano salato che si dovrebbe trovare 150 chilometri al di sotto della superficie ghiacciata ed avere uno spessore di almeno 100 chilometri: in sostanza se questo scenario fosse veritiero, Ganimede potrebbe contenere piu' acqua di tutti gli oceani terrestri. Indipendentemente dalle sue origini, il campo magnetico di Ganimede ha degli effetti veramente spettacolari, generando delle aurore, simili alle aurore polari Fenomeni luminosi che avvengono nella ionosfera terrestre, tra i 100 e i 150 km di quota, per l'interazione tra le particelle cariche elettricamente provenienti dal Sole (vento solare) e il campo magnetico terrestre. Assumono spettacolari forme colorate visibili in prossimita' dei poli terrestri. visibili ad alte latitudini sulla Terra: esse vengono innescate dall'interazione con il flusso di particelle cariche elettricamente proveniente dalla magnetosfera di Giove, che assolve cosi' al compito che spetta al vento solare nel caso della Terra. Ganimede, unico caso tra tutte le lune del Sistema Solare, ha quindi una sua propria magnetosfera che entra in relazione con quella gioviana, opponendosi a questa ed interagendo. Sono proprio alcune caratteristiche osservate nelle aurore che hanno fatto pensare ad alcuni scienziati che il campo magnetico potrebbe proprio essere generato dall'oceano salato sotterraneo anziche' dal nucleo ferroso; in questo senso il nucleo stesso si sarebbe quindi ormai raffreddato.
Qui a sinistra un'interpretazione artistica delle aurore su Ganimede: la prima rilevazione del campo magnetico della luna non fu pero' effettuata dalle sonde Voyager bensi' dalla Galileo quasi venti anni piu' tardi, le aurore furono invece scoperte piu' recentemente dal Telescopio Spaziale Hubble.

A destra Callisto ripreso dalla sonda Voyager 2 il 7 luglio 1979 alla distanza di circa 1.094.000 chilometri in questa immagine in falsi colori: per costruire la foto sono state utilizzate immagini in bianco e nero riprese con filtri ultravioletti ed arancioni e la parte ultravioletta e' stata utilizzata come componente blu. Dato che la superficie di Callisto mostra un contrasto maggiore proprio alle lunghezze d'onda dell'ultravioletto, sono state meglio risaltati i vari materiali di cui e' composta; l'intera superficie della luna e' densamente craterizzata, molto piu' delle altre lune maggiori di Giove e degli altri satelliti del Sistema Solare. In realta' i crateri da impatto e gli anelli concentrici che circondano i piu' grandi sono praticamente le uniche caratteristiche superficiali di questa luna in quanto mancano grandi catene montuose o altre particolari caratteristiche, i fenomeni tettonici che hanno modellato le altre lune principali di Giove qui sono stati completamente assenti ed il ghiaccio, sovrabbondante nella crosta esterna ha rimodellato la superficie, cancellando le montagne piu' alte. Si pensa che la superficie risalga quasi al periodo della formazione del Sistema Solare, ovvero circa quattro miliardi e mezzo di anni fa, mentre i crateri e le strutture concentriche si siano create grazie ad impatti con corpi asteroidali di varie dimensioni lungo un arco temporale molto lungo, almeno fino ad un miliardo di anni fa; sono due le principali strutture visibili su Callisto: entrambe di forma circolare, Valhalla e' la piu' grande con una regione chiara al cento del diametro di 600 chilometri ed anelli concentrici che arrivano fino ad un diametro di 3.000 chilometri e Asgard con un diametro esterno di 1.400 chilometri. Sono visibili anche numerose "catene di crateri", generati dall'impatto di nuclei di comete o piccoli asteroidi frammentati dalla forza di gravita' di Giove che hanno impattato sulla superficie di Callisto creando una serie di crateri molto ravvicinati e disposti in linee rette.
La composione di questa luna e' suddivisa in parti quasi uguali tra il ghiaccio d'acqua , con tracce di ammoniaca, e di roccia e composti ferrosi, per cui la densita' media non raggiunge i 2 grammi per centimetro cubo, per confronto si consideri che il nostro pianeta ha una densita' media di 5,5 grammi per centimetro cubo. Il ghiaccio arriva ad essere anche uno dei componenti principali della superficie, con una frazione di massa che puo' arrivare anche alla meta' del totale; sono state osservate in superficie anche altre sostanze non ghiacciate, come idrosilicati di ferro e magnesio, anidride carbonica, biossido di zolfo, ammoniaca ed anche alcuni composti organici. In analogia con Europa e Ganimede si pensa che anche Callisto sia dotato di un oceano sotterraneo, che si troverebbe pero' maggiormente in profondita', dai 50 fino ai 200 chilometri al di sotto della superficie, ed avrebbe uno spessore di soli 10 chilometri; la presenza di questo oceano sembra rivelata dall'analisi del campo magnetico indotto da Giove che varia in funzione della posizione della luna lungo la sua orbita: Callisto non ha un suo proprio campo magnetico come Ganimede, pero' il satellite interagisce con quello gioviano e si viene a creare un'interazione che puo' essere giustificata con lapresenza di un fluido conduttivo al di sotto della crosta ghiacciata del satellite, secondo i ricercatori questo fluido dovrebbe essere composto principalmente da acqua, ottimo conduttore, e da una piccola percentuale di ammoniaca.

A sinistra la regione di Valhalla su Callisto fotografata dalla sonda Voyager 1 il 6 marzo 1979 ad una distanza di 200.000 chilometri circa. Anche su questa luna sembra essere presente una tenue atmosfera, composta principalmente da anidride carbonica, proveniente forse dalla sublimazione del ghiaccio di anidride carbonica presente in superficie; tale atmosfera e' molto labile e tende ad essere persa dal satellite in pochi giorni, per cui si pensa ad un continuo processo di formazione. L'atmosfera era stata una scoperta della sonda Galileo alla fine degli anni novanta, dal canto loro le sonde Voyager avevo pero' gia' mappato circa la meta' della superficie di Callisto con una risoluzione fino ad un chilometro.

Un'altra scoperta delle sonde Voyager fu il sistema di anelli che circonda Giove, troppo evanescenti per essere visibili da Terra con i telescopi disponibili all'epoca: individuati per la prima volta dal Voyager 1 nel 1979 erano pero' gia' stati ipotizzati da alcuni ricercatori fin dal 1975, in seguito all'analisi dei dati delle precedenti missioni Pioneer; in seguito furono studiati dalle seguenti sonde inviate sul pianeta gigante ed in seguito anche dalla Terra con il telescopio spaziale Hubble e con i piu' grandi strumenti a terra di recente costruzione. Furono i terzi ad essere individuati intorno ai pianeti del nostro Sistema Solare, dopo quelli molto evidenti di Saturno e quelli di Urano, individuati telescopicamente nel 1977 grazie all'occultazione di una stella.
Dopo la scoperta del sistema di anelli, la sonda gemella Voyager 2 fu riprogrammata per analizzare meglio la struttura, l'immagine visibile a lato fu ripresa da quest'ultima sonda.

Tra le tante e spettacolari immagini inviate alla Terra dalle sonde Voyager quelle sicuramente tra le piu' affascinanti sono dell'atmosfera di Giove. Le osservazioni da Terra avevano gia' rivelato una struttura complessa e multicolore, confermata dalle immagini riprese dalle sonde Pioneer; tuttavia la qualita' e la risoluzione dei dettagli di quelle delle Voyager furono nettamente superiori.
Composta principalmente da idrodgeno ed elio, con proporzioni del tutto simili a quelle che troviamo nel Sole, nell'atmosfera di Giove sono presenti anche ammoniaca, metano, acido solfidrico ed acqua; sono poi proprio questi tra i componenti che formano gli strati di nuvole che possiamo osservare ed organizzate in strutture definite dalle violentissime correnti a getto (jet stream) che si allineano come diverse fasce parallele all'equatore di diverso colore: le fasce piu' scure vengono chiamate bande mentre quelle piu' chiare zone. Al loro interno si sviluppano tutta una serie di complesse formazioni come vortici di tipo ciclonico ed anticiclonico nonche' tempeste, alcune di tipo transitorio altre stabili su lunghi o lunghissimi periodi come, ad esempio, la Grande Macchia Rossa sostanzialmente stabile da qualche secolo e l'Ovale BA, entrambe visibili nell'immagine a sinistra ripresa da una delle sonde Voyager.
In realta' l'atmosfera gioviana e' ancora piu' complessa di quello che appare, con una struttura stratificata avente nella troposfera la sua componente piu' profonda dove si trovano le complesse strutture di nubi e foschie composte principalmente da ammoniaca ghiacciata che sovrastano altre nubi che si pensa siano composte da solfuro ed idrosolfuro di ammonio nonche' da acqua. Dato che non esiste una superficie solida su Giove, e' stato adottato un riferimento arbitrario come base nella troposfera dove la pressione raggiunge i 10 barunita' di misura della pressione nel vecchio sistema CGS ancora pero' tollerata nell'uso comune, e' stata sostituita nel SI (Sistema Internazionale) dal Pascal. La pressione di 1 bar corrisponde all'incirca alla pressione dell'atmosfera terrestre a livello del mare. e che si trova a circa 90 km di profondita' rispetto alla regione comunemente ritenuta come la parte superiore delle nubi, dove la pressione atmosferica raggiunge circa 1 bar, e che rappresenta l'effettiva parte visibile del pianeta. Piu' in basso si ritiene avvenga una transizione verso gli strati planetari piu' interni, con l'idrogeno e elio che diventano gradualmente una sorta di superfluido con il progressivo aumento della temperatura e della pressione.


Questa seconda immagine dell'atmosfera di Giove (a destra) fu ripresa dalla Voyager 2 il 29 giugno 1979, quando la sonda si trovava a poco piu' di 9 milioni di km dal pianeta; le piu' piccole caratteristiche visibili hanno una dimensione di 172 km e la grande fascia arancione che copre la parte bassa dell'immagine per la sua intera larghezza e' la regione equatoriale di Giove. Tutte le formazioni nuvolose diforma ovoidale, sia bianche che marroni, erano gia' state osservate dalla Voyager 1 a marzo dello stesso anno, confermando cosi' la loro natura stabile nell'atmosfera gioviana; viceversa le caotiche formazioni visibili in basso a destra si trovano ad occidente rispetto alla Grande Macchia Rossa e vengono generate dall'interazione dei fortissimi venti orientali che soffiano lungo il bordo settentrionale della Macchia Rossa con quelli altrettanto violenti da ovest che percorrono il bordo meridionale. Si tratta quindi di strutture non stabili che si rinnovano di continuo.
La zona equatoriale (EZ) e' piuttosto ampia, estendendosi tra i +7 ed i -7 gradi di latitudine e viene completamente delimitata dalla Banda Equatoriale Nord (NEB) e dalla Banda Equatoriale Sud (SEB), la struttura a zone e bande continua piu' o meno inalterata fino alle regioni polari.

Dopo la straordinaria esplorazione delle sonde Voyager fu necessario attendere sedici anni prima che una nuova sonda si potesse avventurare nel sistema gioviano; questa volta pero' non si tratto' di una missione di semplice avvicinamento, come era stato per tutte quelle precedenti, bensi' di una lunga ed approfondita esplorazione in quanto la sonda venne progettata per entrare in orbita intorno a Giove e rimanerci per diversi anni, riuscendo cosi' ad essere il nostro primo avamposto stabile in quel lontano angolo del Sistema Solare. Il veicolo spaziale venne chiamato Galileo in onore del celebre astronomo italiano Galileo Galilei 15/02/1564 - 08/01/1642 Astronomo, fisico, matematico e filosofo, considerato il padre della scienza moderna e fondatore del metodo scientifico. Fu il primo ad esplorare il cielo con un piccolo cannocchiale da lui stesso costruito. Scopri' la struttura della superficie lunare, le macchie solari, le fasi di Venere ed i quattro principali satelliti di Giove, chiamati oggi galileiani. Fu un fondamentale e determinate sostenitore del modello Copernicano del Sistema Solare.. Lanciato nel 1989 dallo Space Shuttle AtlantisQuarto in ordine di costruzione, fu uno dei cinque space shuttle che entrarono in servizio attivo, senza contare quindi il prototipo Enterprise. Permise la messa in orbita di diverse sonde spaziali come la Magellano per Venere e la Galileo per Giove e fu attivamente utilizzato per l'assemblaggio della Stazione Spaziale Internazione (ISS). Fu ritirato dal servizio attivo il 21 luglio 2011 con la fine del programma Space Shuttle. dopo un viaggio di sei anni entro' in orbita intorno a Giove nel 1995, dove rimase per otto anni raccogliendo fotografie e dati sul pianeta gigante e sul suo sistema di satelliti.
Il 21 settembre del 2003 la sonda fu lanciata verso Giove per essere distrutta, in modo da non correre alcun rischio di contaminare l'ambiente gioviano con eventuali batteri terrestri che fossero riusciti a sopravvivere dopo 14 anni di permanenza nello spazio. Le informazioni scientifiche raccolte da Galileo sono state moltissime ed estremamente importanti, con scoperte sorprendenti e rivoluzionarie. Ancora prima di arrivare su Giove la sonda era passata a distanza ravvicinata con gli asteroidi Gaspra nel 1991 ed Ida nel 1993, di quest'ultimo scopri' anche un satellite, battezzato Dattilo; era il primo satellite di un asteroide mai scoperto. Nel 1994 Galileo si trovo' in una posizione eccellente per poter osservare l'impatto dei frammenti della cometa Shoemaker-Levy 9Scoperta dagli astronomi Eugene e Carolyn S. Shoemaker e da David Levy fu il primo oggetto cometario che non orbitava intorno al Sole: era infatti stata catturata dall'attrazione gravitazionale di Giove tra il 1960 ed il 1970, mentre la scoperta avvenne solo il 25 marzo 1993. La potente azione gravitazionale di Giove frammento' la cometa in diverse parti che si andarono poi a schiantare sull'atmofera gioviana nella seconda meta' del luglio 1994. su Giove, molto prima dei telescopi a Terra.

A sinistra il primo incontro ravvicinato di una sonda spaziale con un asteroide. Il 29 ottobre 1991 la sonda Galileo passo' a soli 1.600 km dall'asteroide Gaspra, un informe frammento di roccia delle dimesioni di 19x12x11 km e costellato di crateri da impatto, generati da corpi rocciosi piu' piccoli che Gaspra aveva incontrato nei miliardi di anni della sua storia solitaria, in orbita intorno al Sole ad un distanza media 330,5 milioni di km e con un periodo orbitale di 3,28 anni.
A destra la scoperta del primo satellite di un asteroide: il 28 agosto 1993, quando mancavano ancora due anni all'incontro con Giove e si trovava nella parte piu' esterna della fascia principale di asteroidi che separa le orbite di Marte e di Giove stesso, la sonda Galileo incontro' un altro asteroide, Ida, anche esso di forma estremamente irregolare come Gaspra pero' molto piu' grande di questo, con dimensioni di 53x24x15 km. Dalle foto inviate a terra gli scienziati poterono accertare, non senza una certa sorpresa, la presenza un altro piccolo corpo asteroidale orbitante intorno ad Ida, di forma altrettanto irregolare e con un diametro approssimativo di 1,4 km; il piccolo satellite fu chiamato Dattilo. La distanza della sonda durante il massimo avvicinamento ad Ida e Dattilo fu di 2.400 km.

Nel 1994, quando la Galileo entrava nella fase finale della sua lunga marcia di avvicinamento verso Giove, si trovo' in una eccellente posizione nello spazio per poter riprendere l'impatto di alcuni dei frammenti della cometa Shoemaker-Levy 9 sulla densa atmosfera del gigante gassoso, con una angolazione e campo visivo molto piu' favorevole rispetto a quella a disposizione ai telescopi dalla Terra. Scoperta il 25 marzo 1993 dagli astronomi Eugene e Carolyn S. Shoemaker e da Davide Levy, la cometa era gia' stata catturata dall'intenso campo gravitazionale di Giove qualche decennio prima, probabilmente tra la seconda meta' degli anni sessanta e l'inizio degli anni settanta, e fin dalle prime osservazioni fu chiaro che l'effetto della potente gravita' del pianeta gigante aveva provveduto a frammentare in nucleo in almeno ventuno parti. Il destino della Shoemaker-Levy 9 era segnato: i frammenti avrebbero impattato con Giove in un arco temporale di almeno sei giorni a partire dal 16 luglio 1994. Cosi' avvenne e la Galileo, come accennato, si trovo' in una posizione eccellente per riprendere l'intero evento. In particolare l'impatto del frammento chiamato "G", documentato nell'immagine pubblicata, avvenne il 18 luglio: il frammento del nucleo cometario colpi' l'atmosfera di Giove alla velocita' di almeno 60 km/sec e sviluppo' un'energia pari a 6 milioni di megaton, equivalenti a circa 750 volte il potenziale distruttivo dell'intero arsenale nucleare mondiale. Si creo' un'enorme macchia scura negli strati dell'atmosfera gioviana del diametro di 12.000 km, grande cioe' come la Terra.

Una volta arrivata su Giove la sonda completo' 35 orbite intorno al pianeta prima che venisse distrutta; individuo' per la prima volta nubi di ammoniaca nell'atmosfera del pianeta gigante, confermo' l'attivita' vulcanica sul satellite Io circa 100 volte superiore a quella che avviene sulla Terra, trovo' nuove prove circa l'esistenza di un oceano allo stato liquido al di sotto della crosta ghiacciata di Europa e scopri' un sottile strato atmosferico su Europa stessa e sulle lune Ganimede e Callisto. Galileo aveva a bordo anche un modulo di esplorazione che doveva analizzare l'atmosfera di Giove: una volta separato dall'astronave madre, il modulo entro' nell'atmosfera del pianeta protetto da un robusto scudo termico e freno' la sua velocita' grazie all'azione dell'atmosfera stessa, vennero poi aperti dei paracadute e si pote' cosi' esaminare da vicino gli strati superiori dell'atmosfera gioviana. In totale il modulo pote' operare solo per 58 minuti, venne poi distrutto dall'intesa pressione e temperatura. A destra il diagramma cronologico dell'attivita' della sonda dal momento della sua entrata nell'atmosfera di Giove: vengono riportate i tempi in minuti a partire da quell'evento, la pressione atmosferica in bar esercitata sulla sonda dall'atmosfera gioviana e l'altitudine in km rispetto allo strato superiore di nubi, normalmente considerato come riferimento per l'altitudine zero. Quando la pressione atmosferica raggiunse i 24 bars, corrispondenti grossomodo ad una pressione di 24 kg per centimetro quadrato, ed una quota di 140 km al di sotto dello strato superiore di nubi, la sonda smise di funzionare; subito dopo, complice anche l'aumento di temperatura, probabilmente si fuse e, alla fine, si dissolse completamente.
Numerosi furono i malfunzionamenti rilevati nella Galileo durante la sua permanenza intorno a Giove: la maggior parte dovuti all'intenso flusso di radiazioni che si trovano nelle immediate vicinanze del pianeta. Quasi tutte le anomalie furono risolte dai tecnici a terra grazie anche all'invenzione di nuove tecniche di elaborazione e compressione dei dati.

Alcune delle immagini inviate a terra dalla sonda Galileo durante i suoi otto anni di permanenza nel sistema gioviano. Immagini tratte dall'archivio fotografico della missione Galileo sul sito Photojournal della NASA/JPL.

La tormentata superficie di Europa, segnata dalle profonde fratture nello spesso strato di ghiaccio.	Mosaico di immagini di Ganimede che ha permesso di ottenere un'immagine globale della luna di Giove a destra, da cui e' stata ricavata la mappa geologica a sinistra.
In queste due immagini la sonda Galileo riprese l'evoluzione dinamica dell'eruzione del Tvashtar Catena, una serie di bocche vulcaniche presenti sulla luna di Giove, Io. L'immagine a sinistra e' stata ricostruita combinando immagini ottenute il 26 novembre ed il 3 luglio 1999 con risoluzioni di 183 metri e 1,3 km rispettivamente; quella di destra e' stata registrata il 22 febbraio 2000 con una risoluzione di 315 metri.	Questa immagine, scattata dalla Galileo il 26 giugno 1996, documenta la scoperta di nuvole di ghiaccio d'ammoniaca nell'atmosfera di Giove: la macchia di colore blu chiaro, proprio in alto a sinistra rispetto alla Grande Macchia Rossa. L'immagine e' stata rielaborata in falsi colori in cui le nubi rosso-arancio si trovano ad una quota piu' elevata, quelle giallastre ad una quota intermedia e le verdi sono quelle che si trovano piu' nel profondo della atmosfera gioviana. Le regioni scure sono libere da formazioni nuvolose. Le nuvole blu chiaro costituite da ghiaccio di ammoniaca si trova a quote intermedie.
Realizzata il 19 settembre 1997, questa immagine e' il risultato di un mosaico di foto di Io scattate dalla Galileo durante la sua decima orbita intorno a Giove, ad una distanza di circa 500.000 km. Il nord e' in alto e i colori sono stati aumentati per mettere meglio in evidenza le peculiari caratteristiche superficiali: i depositi di brina di anidride solforosa sono visualizzati di colore bianco e grigio, le tonalita' giallastre e marroni rappresentano altri depositi di materiali solforosi; le zone di colore rosso vivo e le macchie nere a bassa luminosita' sono invece quelle interessate dalle piu' recenti attivita' vulcaniche e con una temperatura piu' alta. Uno dei cambiamenti piu' drammatici e' la comparsa di una nuova macchia scura di 400 km di diametro che circonda un centro vulcanico chiamato Pillan Patera. La macchia scura non esisteva nelle immagini scattate 5 mesi prima, ma la sonda aveva ripreso un pennacchio alto 120 km che eruttava da questa posizione durante la sua nona orbita.	Il sistema di anelli di Giove fotografato dalla sonda Galileo il 9 novembre 1996: venne ripresa l'ansa ovest degli anelli con una risoluzione di 24 km per pixel. La struttura radiale, intuita nelle immagini delle Voyager e' ora qui chiaramente visibile; le zone dove luminosita' e' inferiore sono quelle con una piu' bassa densita' di materiale, fenomeno dovuto alle perturbazioni gravitazionali di due dei piccoli satelli piu' interni del sistema gioviano: Adrastea e Metis, non visibili in questa immagine.

Mentre la sonda Galileo era nel pieno della sua missione, un'altro veicolo spaziale automatico entro' nello spazio gioviano: la Cassini. Progettata per orbitare intorno a Saturno ed esplorare in modo approfondito il pianeta, il suo sistema di anelli e la moltitudine delle sue lune, la sonda Cassini dovette avvicinarsi a Giove per poter sfruttare l'enorme forza di gravita' di questo pianeta gigante per poter essere rilanciata, con un effetto di "fionda gravitazionale", verso Saturno e risparmiare quindi una grande quantita' di propellente. Cassini raggiunse il massimo avvicinamento a Giove il 30 dicembre del 2000 e riusci' ad effettuare una grande quantita' di analisi e scattare molte spettacolari e significative immagini.
Complessivamente il flyby, come viene chiamato il sorvolo ravvicinto di un pianeta, duro' circa sei mesi e furono pienamente sfruttati, con la realizzazione di ventiseimila immagini di Giove, dei suoi anelli e delle sue lune. Tra le altre, furno compiute una grande quantita' di osservazioni atmosferiche e fu scoperta una grande macchia scura, delle dimensioni delle Grande Macchia Rossa, in prossimita' del polo nord gioviano. La macchia aveva pero' un carattere assolutamente transitorio, non permanente come la Macchia Rossa, tanto e' che mentre la Cassini si stava allontanando da Giove essa stava gia' scomparendo.
La sonda Cassini riusci' anche a realizzare la foto di Giove a piu' alta risoluzione mai ottentuta, 60 km per pixel.

Nomenclatura delle principali e durature strutture atmosferiche di Giove, immagine ripresa dalla sonda Cassini. Queste denominazioni sono utilizzate anche nel campo dell'astronomia non professionistica, con diverse associazioni a livello internazionale che si occupano di coordinare e raccogliere osservazioni visuali e fotografiche di Giove. In Italia l'Unione Astrofili Italiani ha una sezione dedicata all'osservazione planetaria in cui Giove e' uno dei soggetti principali di ricerca, con particolari programmi osservativi.

Combinando insieme tutte le immagini riprese dalla Cassini tra il 31 ottobre ed il 9 novembre 2000, e' stato possibile costruire questa animazione della regione equatoriale dell'atmosfera di Giove che copre ben 24 rotazioni del pianeta; ogni rotazione ha un periodo di 10 ore circa. Sono visibili varie strutture in movimento, come la Grande Macchia Rossa che si muove in senso antiorario. Il dettaglio piu' piccolo visibile ha dimensioni di circa 600 km. Foto NASA/JPL pubblicata su Wikipedia.

La sonda Ulysses era stata progettata per lo studio delle zone polari del Sole e, per raggiungere questo obiettivo, era necessario che si portasse su un'orbita ad alta inclinazione. Lanciata nel 1990 dallo Space Shuttle DiscoveryTerzo Shuttle ad entrare in servizio, se si esclude il prototipo Enterprise, compi' il suo primo volo il 30 agosto 1984 e, alla fine del programma degli Space Shuttle, era il piu' vecchio in servizio, dato che i precedenti Columbia e Challenger andarono perduti in missione; la sua ultima missione fu conclusa con successo il 9 marzo 2011. Ufficialmente il nome deriva dalla HMS Discovery, che trasporto' l'esploratore James Cook nell'ultimo dei suoi tre viaggi principali; in via non ufficiale lo Shuttle deve il suo nome anche dall'omonima astronave del film 2001: Odissea nello Spazio di Stanley Kubrick e Arthur C.Clarke, la sonda fu immessa in un'orbita verso Giove dove transito' nel 1992 e sfruttando l'effetto di "fionda gravitazionale" venne scagliata su un'orbita che le fece abbandonare il piano dell'eclittica; nel 2004 fece un secondo incontro ravvicinato con Giove. Non essendo dotata di fotocamere la sonda non pote' inviare alcuna immagine a terra, tuttavia studio' in modo approfondito la magnetosfera di Giove.

Anche la sonda seguente che si avvicino' a Giove aveva altri obiettivi e non esplorare questo pianeta, la New Horizons era stata concepita per avventurarsi agli estremi limiti del Sistema Solare, per riprendere le prime immagini del pianeta nano Plutone e di alcuni oggetti della Fascia di KuiperRegione che si estende oltre l'orbita di Nettuno, da circa 4,5 a 7,5 miliardi di km dal Sole, che contiene una grande quantita' di asteroidi e diversi pianeti nani tra cui anche Plutone.. Per raggiungere questi oggetti cosi' lontani fu necessario un'operazione di gravity assist gia' utilizzata con successo con la sonde Ulysses, Cassini, Voyager e Pioneer: la velocita' della New Horizons fu aumentata di ben 4 km/sec senza ulteriore consumo di carburante e pote' cosi' raggiungere in breve tempo Plutone. Il massimo avvicinamento con Giove avvenne il 28 febbraio 2007, anche se le prime immagini del pianeta cominciarono a arrivare a Terra fin dai primi giorni del settembre 2006: furono compiuti studi su molte lune di Giove, con immagini spettacolari di eruzioni vulcaniche su Io, oltre che di altri satelliti piu' piccoli come Amaltea, dell'amosfera gioviana e del sistema di anelli.

Spettacolare immagine di due lune di Giove: Io (in alto a sinistra) ed Europa. E' perfettamente visibile il pennacchio creato dalla violenta eruzione del vulcano Tvashtar che raggiunge una quota di almeno 300 km sopra la superficie di Io.

Animazione in formato GIF di una sequenza di cinque immagini catturate dalla sonda New Horizons della luna Io di Giove. Il vulcano Tvashtar erutta violentemente spandendo materiale vulcanico incandescente su una parte rilevante della superficie della luna; una parte del materiale stesso sfugge all'attrazione gravitazionale di Io ed entra in orbita intorno a Giove.

Io ripreso dalla New Horizons mentre era eclissato dall'ombra di Giove, il 27 febbraio 2007. Ogni puntino luminoso rappresenta un vulcano attivo, oltre al pennacchio creato dall'eruzione del vulcano Tvashtar. E' visibile anche il sottile strato della tenue atmosfera che circonda il satellite creato, in parte, anche dall'attivita' vulcanica.

Giove ed Io insieme in questa suggestiva immagine, con l'eruzione in corso del vulcano Tvashtar. Ripresa nel 2007, la foto di Giove e' il risultato di una compositazione di foto riprese nell'infrarosso mentre quella di Io e' in una versione con colori vicini a quelli reali. L'immagine nell'infrarosso del pianeta mette in evidenza l'altezza delle formazioni nuvolose, dove quelle rosse sono le piu' profonde nell'atmosfera gioviana mentre quelle blu sono a quote piu' elevate. Il vulcano in eruzione si trova nella parte settentrionale di Io, nella parte in ombra del satellite; la lava appare rossa e, al di sopra di essa, il pennacchio creato dalla violenta esplusione di materiale si colora di blu per effetto della dispersione della luce del Sole tra le particelle eruttate.

A distanza di tredici anni dalla fine della missione Galileo, una nuova sonda arriva nei pressi di Giove per compiere studi approfonditi e di lunga durata, non come i rapidi flyby effettuati dalle tre precedenti Ulysses, Cassini e New Horizons i cui obiettivi finali erano molto lontano da Giove.
Si tratta della Juno che, lanciata agli inizi di agosto del 2011, dopo un viaggio di cinque anni si immette in orbita intorno al pianeta gigante il 5 luglio del 2016: qui inizia a studiare le proprieta' strutturali e la dinamica generale di Giove grazie a misurazioni della massa e dimensioni del suo nucleo, dell'intero campo gravitazionale e magnetico; composizione e struttura dell'atmosfera , velocita' dei venti e le formazioni nuvolose situate ad un profondita' maggiore di quelle studiate dalla precedente sonda Galileo; struttura tridimensionale della magnetosfera giovianaCreato dal campo magnetico del pianeta, isola lo stesso dall'azione delle particelle del vento solare, preservando l'atmosfera. Fenomeno analogo avviene sulla Terra, anche se la magnetosfera di Giove e' molto piu' grande, dovuta ad un campo magnetico incomparabilmente piu' potente. al livello dei poli. Tutto questo insieme ovviamente ad una grande quantita' di eccezionali immagini, spesso davvero stupefacenti.
Inizialmente era stata programmato che la sonda dovesse terminare la sua missione nel 2021, tuttavia, visti gli straordinari risultati ottenuti e l'ottimo stato della Juno, e' stato deciso di posticipare fino al 2025, quando la sonda verra' fatta precipitare all'interno dell'atmosfera di Giove, come era gia' avvenuto per la Galileo, onde evitare qualunque rischio di contaminare con possibili batteri di origine terrestre una delle maggiori lune del pianeta.

Lo studio dei poli di Giove con la sua magnetosfera ed il fenomeno delle aurore polari sono uno degli obiettivi principali della missione Juno: questa spettacolare immagine di un insieme di aurore polari (boreale ed australe) e' stata ricostruita combinando insieme immagini nei raggi X ottenute dall'ossservatorio orbitale Chandra X-ray Observatory della NASA con immagini in luce visibile riprese dal Hubble Space Telescope. L'estensione delle aurore su Giove supera normalmente le dimensioni della Terra stessa e sono di centinaia di volte piu' energetiche di quelle che avvengono sul nostro pianeta: la loro origine risiede, come nel caso della Terra, nell'interazione del potente campo magnetico planetario con le particelle del vento solareFlusso di particelle cariche emesse continuamente dal Sole, in particolare dalla parte piu' alta della sua atmosfera, ed e' generato dalla continua espansione nello spazio della corona solare. Composto da protoni ed elettroni viaggia ad una velocita' che puo' variare dai 200 ai 900 km/sec in prossimita' della Terra.

Immagini di Giove provenienti da fonti diverse: l'immagine sulla sinistra del disco del pianeta e' stata ripresa dal Telescopio Spaziale HubbleLanciato nel 1990 ed ancora operativo (maggio 2021) e' uno dei maggiori strumenti astronomici a disposizione degli scienziati. Con uno specchio di 2,4 metri e' il telescopio orbitale piu' grande. il 16 luglio 2018; lo stesso giorno la sonda Juno, durante il suo tredicisemo avvicinamento a Giove, riprese il dettaglio della tempesta localizzata nella regione polare del pianeta. Ottenuta tramite la speciale telecamera della sonda, chiamata JunoCam, l'immagine rivela delle formazioni nuvolose che emergono al di sopra della tempesta e che si ritiene siano formate di acqua ed ammoniaca con produzione di fulmini e grandine. La tempesta era stata chiamata Nautilus, probabilmente per via della forma che ricorda la conchiglia dell'omonimo mollusco, e la parte visibile delle nubi dovrebbero essere solamente le cime delle formazioni temporalesche.

Tre diverse immagini di una porzione dell'atmosfera di Giove che illustrano tre diversi punti di vista del fenomeno noto come hot spot: si tratta di "buchi" negli strati piu' esterni dell'atmosfera che mostrano parti molto piu' profonde e piu' calde. Intorno a questi hot spot si trovano complesse formazioni nuvolose e tempeste con scariche elettriche di alta quota, scoperte proprio dalla onda Juno, e chiamati shallow lightning (fulmini superficiali). Queste immagini sono state riprese dalla sonda durante il suo ventinovesimo sorvolo ravvicinato di Giove il 16 settembre 2020, ad una distanza compresa tra i 4.300 ed i 7.200 km al di sopra dello strato di nubi.
Sebbene composto principalmente da idrogeno ed elio, la composizione delle nuvole e' piuttosto varia: i colori cosi' variopinti e vivaci sono stati enfatizzati dall'elaborazione elettronica per meglio visualizzare alcune caratteristiche e dettagli; alcune di queste nubi sono formate da zolfo e fosforo che risalgono dall'interno piu' caldo del pianeta. La piccola nuvola luminosa visibile nelle immagini e' molto probabilmente formata da ghiaccio d'acqua e di ammoniaca e si trova ad una quota piu' alta delle altre.

Un'altra immagine frutto della compositazione di due foto provenienti da due fonti diverse: a sinistra un'immagine nell'infrarosso di Giove ripresa dal Infrared Telescope Facility (IRTF)Telescopio di proprieta' della NASA di tre metri di diametro installato sul vulcano spento Manua Kea nelle isole Hawaii. Costruito come supporto per le missioni Voyager, e' dedicato all'osservazione nel campo dell'infrarosso. della NASA installato nelle isole Hawaii, in cui vengono evidenziati i punti piu' caldi, ovvero gli hot spot, dell'atmosfera gioviana e che corrispondono alle zone prive di nubi superficiali ed in cui si quindi osservare piu' in profondita' nell'atmosfera del pianeta gigante. A destra il dettaglio di uno degli hot spot come visto dalla sonda Juno nelle lunghezze d'onda del visibile tramite la JunoCam, nello stesso giorno della foto effettuata da Manua Kea: 8 novembre 2020, durante il trentesimo sorvolo di Giove da parte della sonda. In luce visibile, quindi ad occhio nudo, gli hot spot appaiono molto scuri.

Questa immagine di tempeste e formazioni nuvolose nell'atmosfera di Giove e' stata ripresa il 17 febbraio 2020, durante il venticinquesimo passaggio ravvicinato della sonda Juno con Giove, ad un distanza di circa 12.700 km. L'artista ed astofotografa libanese Rita Najm ha elaborato l'immagine originale, aumentano il contrasto ed evidenziando i colori, fino ad ottenere un qualcosa che somiglia ad un dipinto astratto.

Una straordinaria immagine ripresa da Juno il 26 dicembre 2019 nel corso del ventiquattresimo passaggio ravvicinato su Giove, ad una distanza di 72.200 km al di sopra della latitudine 60 gradi sud. Nella parte sinistra della zona centrale della foto, all'interno della fascia arancione, sono visibili due ovali bianchi che si stanno fondendo insieme: si tratta di due tempeste ad andamento anticiclonico, ovvero che ruotano in senso antiorario. Questa fusione potrebbe essere il risultato di perturbazioni dovute alla vicinanza dell'ovale BA, che e' la tempesta piu' grande appena a nord dei due ovali bianchi. L'ovale BA e' il secondo piu' grande vortice anticiclonico nell'atmosfera di Giove, secondo solo alla Grande Macchia Rossa. L'elaborazione dall'immagine originale e' stata effettuata da Tanya Oleksuik.

Poco dopo l'avvicinamento con Giove del 3 novembre 2019, la sonda Juno riprese questa bellissima immagine della regione meridionale del pianeta. Sono chiaramenente visibili delle enormi formazioni cicloniche in prossimita' del Polo Sud e strutture caotiche di nuvole.

Oltre ad un set completo di strumenti scientifici di primissimo ordine, sulla Juno e' presente una placca in alluminio dedicata a grande scienziato pisano Galileo Galilei fornita dall' Agenzia Spaziale Italiana (ASI)Creato nel 1988 e' un ente governativo italiano deputato alla predisposizione ed attuazione dei progetti aerospaziali italiani.. Sulla placca, oltre all'immagine dell'astronomo, e' presente anche l'estratto del manoscritto originale con cui Galileo descrisse per la prima volta le lune di Giove da lui stesso scoperte e d ora chiamate "galileiane". Il testo recita: Nell'11 esimo (giorno), era in questa formazione, e la stella piu' vicina a Giove era meta' della dimensione dell'altra e molto vicina all'altra cosi' che, durante le precedenti notti, tutte e tre le stelle osservate erano della stessa dimensione e distanti ugualmente; cosi' appare evidente che intorno a Giove ci siano tre stelle che si muovono, invisibili a tutti fino ad ora.

Programmata per il lancio nel 2022 con arrivo su Giove quattro anni piu' tardi, la missione Europa Clipper intende esplorare in modo approfondito il satellite gioviano Europa e prevede l'utilizzo di una sonda speciale, composta da un orbiter, ovvero una navicella destinata ad orbitare intorno a Giove, e un modulo lander che dovra' atterrare sulla superficie ghiacciata della luna gioviana e studiare in loco l'ambiente. In seguito alle scoperte effettuate dalle precedenti missioni su Giove, specialmente da parte della sonda Galileo, la NASA ha deciso di dedicare un'attenzione speciale ad Europa, in quanto uno dei mondi candidati ad ospitare vita extraterrestre. Pare ormai certa la presenza di un oceano sotterraneo di acqua allo stato liquido nascosto nelle profondita' di Europa, al di sotto di centinaia di km di crosta ghiacciata. Riscaldato dalle potenti forze mareali di Giove e dall'attivita' vulcanica interna, questo oceano e' uno dei migliori candidati noti allo sviluppo e mantenimento della vita, cosi' come furono miliardi di anni fa sulla Terra i fondali oceanici primordiali. Putroppo dopo i tagli operati dall'amministrazione Trump, la presenza del modulo lander pare sempre piu' incerta; rimanendo solo fattibile la parte orbiter che potrebbe in ogni modo fornire nuove e preziose informazioni su Europa, mappando ad alta risoluzione la superficie e rilevando dati specifici sulle emissioni di vapore che potrebbe fuoriuscire dalle fratture nella crosta ghiacciata.

Rappresentazione artistica di uno dei 45 incontri ravvicinati dell'Europa Clipper con la luna di Giove Europa. La sonda orbitera' intorno a Giove e transitera' ripetutamente in vicinanza della luna, fino ad una distanza minima di 2.500 km; effettuera' quindi una mappatura pressoche' completa della superficie ad alta risoluzione e tentera' di analizzare i gas emessi dall'interno di Europa, attraverso le fratture della crosta ghiacciata, provenienti dall'oceano sotteraneo. Si stima che il volume complessivo dell'oceano su Europa sia il doppio di tutti gli oceani terrestri messi insieme.
L'inteso flusso di radiazioni presenti in prossimita' di Giove rendera' difficile la vita della sonda, cosi' come fu in passato per la Galileo, provocando il degrado progressivo sia dei pannelli solari sia dell'elettronica di bordo; per questo motivo la NASA aveva pensato anche ad una alimentazione ad isotopi radioattivi, soluzione adottata fin dalle missioni Voyager. Vista pero' la scarsita' di isotopi a disposizione per le missioni spaziali, si e' ripiegato sui pannelli solari che, tra le altre cose, sono anche piu' economici: grazie ai recenti sviluppi di migliori tecnologie, e' ora possibile produrre pannelli solari ad alta efficienza, come quelli usati sulla sonda Juno, che sono in grado di produrre elettricita' sufficiente a tutti gli strumenti di bordo (circa 150 Watt) anche a grande distanza dal Sole. La sonda avra' un'orbita intorno a Giove ad alta eccentricita' che la portera' sia in prossimita' di Europa, ben all'interno della zona radioattiva, sia molto lontano dove il flusso radioattivo sara' minimo. In questo modo gli scienziati sperano di preservare piu' a lungo possibile lo stato attivo della sonda. Questa tecnica e' attualmente usata per la sonda Juno e sta dando ottimi risultati.