Nuovi risultati su Giove dalla sonda Juno della NASA

I ricercatori hanno pubblicato oggi diversi articoli sulle scoperte atmosferiche di Giunone sulla rivista Science e sul Journal of Geophysical Research: Planets. Ulteriori articoli sono apparsi in due recenti numeri di Geophysical Research Letters.

"Queste nuove osservazioni di Giunone aprono uno scrigno di nuove informazioni sulle enigmatiche caratteristiche osservabili di Giove", ha affermato Lori Glaze, direttore della divisione di scienze planetarie della NASA presso la sede dell'agenzia a Washington. "Ogni documento fa luce su diversi aspetti dei processi atmosferici del pianeta: un meraviglioso esempio di come i nostri team scientifici, diversi a livello internazionale, rafforzino la comprensione del nostro sistema solare".

Giunone è entrata nell'orbita di Giove nel 2016. Durante ciascuno dei 37 passaggi del pianeta della navicella fino ad oggi, una suite specializzata di strumenti ha sbirciato sotto il suo turbolento ponte di nuvole.

"In precedenza, Juno ci ha sorpreso con suggerimenti che i fenomeni nell'atmosfera di Giove sono andati più in profondità del previsto", ha detto Scott Bolton, ricercatore principale di Juno del Southwest Research Institute di San Antonio e autore principale dell'articolo del Journal Science sulla profondità dei vortici di Giove. "Ora, stiamo iniziando a mettere insieme tutti questi singoli pezzi e ad ottenere la nostra prima vera comprensione di come funziona la bella e violenta atmosfera di Giove, in 3D."

Il radiometro a microonde di Juno (MWR) consente agli scienziati della missione di scrutare sotto le cime delle nuvole di Giove e sondare la struttura delle sue numerose tempeste di vortici. La più famosa di queste tempeste è l'iconico anticiclone noto come la Grande Macchia Rossa. Più ampio della Terra, questo vortice cremisi ha incuriosito gli scienziati sin dalla sua scoperta, quasi due secoli fa.

I nuovi risultati mostrano che i cicloni sono più caldi in alto, con densità atmosferiche inferiori, mentre sono più freddi in basso, con densità maggiori. Gli anticicloni, che ruotano in senso opposto, sono più freddi in alto ma più caldi in basso.

I risultati indicano anche che queste tempeste sono molto più alte del previsto, alcune si estendono per 60 miglia (100 chilometri) sotto le cime delle nuvole e altre, inclusa la Grande Macchia Rossa, si estendono per oltre 200 miglia (350 chilometri). Questa scoperta a sorpresa dimostra che i vortici coprono regioni al di là di quelle in cui l'acqua si condensa e si formano le nuvole, al di sotto della profondità in cui la luce solare riscalda l'atmosfera. 

L'altezza e le dimensioni della Grande Macchia Rossa indicano che la concentrazione della massa atmosferica all'interno della tempesta potrebbe essere rilevabile dagli strumenti che studiano il campo gravitazionale di Giove. Due sorvoli ravvicinati di Juno sul punto più famoso di Giove hanno fornito l'opportunità di cercare la firma gravitazionale della tempesta e completare i risultati MWR sulla sua profondità. 

Con Giunone che viaggia a bassa quota sul ponte di nuvole di Giove a circa 130,000 mph (209,000 km/h) gli scienziati di Juno sono stati in grado di misurare i cambiamenti di velocità come piccoli 0.01 millimetri al secondo utilizzando un'antenna di tracciamento Deep Space Network della NASA, da una distanza di oltre 400 milioni di miglia (650 milioni di chilometri). Ciò ha permesso al team di limitare la profondità della Grande Macchia Rossa a circa 300 miglia (500 chilometri) sotto le cime delle nuvole.

"La precisione richiesta per ottenere la gravità della Grande Macchia Rossa durante il sorvolo di luglio 2019 è sbalorditiva", ha affermato Marzia Parisi, una scienziata di Juno del Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California e autrice principale di un articolo sul Journal Science sui sorvoli gravitazionali del Grande Macchia Rossa. "Essere in grado di integrare le scoperte di MWR sulla profondità ci dà grande fiducia che i futuri esperimenti di gravità su Giove produrranno risultati altrettanto intriganti". 

Cinture e zone

Oltre ai cicloni e agli anticicloni, Giove è noto per le sue fasce e zone distintive: fasce di nuvole bianche e rossastre che avvolgono il pianeta. Forti venti est-ovest che si muovono in direzioni opposte separano le bande. Giunone aveva scoperto in precedenza che questi venti, o correnti a getto, raggiungono profondità di circa 2,000 miglia (circa 3,200 chilometri). I ricercatori stanno ancora cercando di risolvere il mistero di come si formano le correnti a getto. I dati raccolti dall'MWR di Juno durante più passaggi rivelano un possibile indizio: che il gas di ammoniaca dell'atmosfera viaggia su e giù in notevole allineamento con le correnti a getto osservate.

"Seguendo l'ammoniaca, abbiamo trovato cellule di circolazione negli emisferi nord e sud che sono simili in natura alle 'cellule di Ferrel', che controllano gran parte del nostro clima qui sulla Terra", ha detto Keren Duer, uno studente laureato dell'Istituto Weizmann of Science in Israel e autore principale dell'articolo del Journal Science sulle cellule simili a Ferrel su Giove. "Mentre la Terra ha una cellula di Ferrel per emisfero, Giove ne ha otto, ciascuna almeno 30 volte più grande".

I dati MWR di Juno mostrano anche che le fasce e le zone subiscono una transizione a circa 40 miglia (65 chilometri) sotto le nuvole d'acqua di Giove. A basse profondità, le cinture di Giove sono più luminose alla luce delle microonde rispetto alle zone vicine. Ma a livelli più profondi, sotto le nuvole d'acqua, è vero il contrario, il che rivela una somiglianza con i nostri oceani.

"Chiamiamo questo livello la 'Jovicline' in analogia a uno strato di transizione osservato negli oceani della Terra, noto come termoclino, in cui l'acqua del mare passa bruscamente dall'essere relativamente calda a quella relativamente fredda", ha affermato Leigh Fletcher, uno scienziato dell'Università di Juno. di Leicester nel Regno Unito e autore principale dell'articolo nel Journal of Geophysical Research: Planets evidenziando le osservazioni a microonde di Juno delle fasce e delle zone temperate di Giove.

Cicloni polari

Giunone aveva precedentemente scoperto disposizioni poligonali di gigantesche tempeste cicloniche su entrambi i poli di Giove: otto disposti in uno schema ottagonale a nord e cinque disposti in uno schema pentagonale a sud. Ora, cinque anni dopo, gli scienziati della missione che utilizzano le osservazioni del Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) della navicella spaziale hanno determinato che questi fenomeni atmosferici sono estremamente resistenti, rimanendo nella stessa posizione.

"I cicloni di Giove influenzano il moto dell'altro, facendoli oscillare attorno a una posizione di equilibrio", ha affermato Alessandro Mura, co-investigatore di Giunone presso l'Istituto Nazionale di Astrofisica di Roma e autore principale di un recente articolo in Geophysical Research Letters su oscillazioni e stabilità nei cicloni polari di Giove. "Il comportamento di queste lente oscillazioni suggerisce che hanno radici profonde".

I dati JIRAM indicano anche che, come gli uragani sulla Terra, questi cicloni vogliono spostarsi verso i poli, ma i cicloni situati al centro di ciascun polo li respingono. Questo equilibrio spiega dove risiedono i cicloni e i diversi numeri a ciascun polo.