Immagine infrarossa del pianeta Giove, scattata dalla NirCam del JWST. Il pianeta è mostrato in più colori, specialmente ai poli e sulla Grande Macchia Rossa, visibile come una tempesta circolare nella parte inferiore destra del pianeta. Crediti: Esa/Webb, Nasa & Csa, Jupiter Ers Team, J. Schmidt, H. Melin, M. Zamani (Esa/Webb)
Sebbene visibile a occhio nudo nelle notti limpide, l’atmosfera di Giove è così debole che è difficile osservarla in dettaglio con i telescopi terrestri. Tuttavia, appena sotto l’equatore di Giove, è facile individuare un’area rossastra e turbolenta chiamata Grande Macchia Rossa, che è diventata una caratteristica distintiva del pianeta gigante.
Con un’estensione e una profondità tali da poter contenere tre volte la Terrala più grande tempesta anticiclonica del Sistema Solare ha sorpreso gli scienziati che, grazie alla sensibilità nel vicino e medio infrarosso del James Webb Space Telescope (JWST), sono stati in grado di esaminare Nuovi dettagli sull’atmosfera superiore di Giove appena sopra la Grande Macchia Rossa.
Secondo un recente studio pubblicato su Astronomia della natura da un team di ricerca internazionale guidato dall’Università di Leicester, Regno Unito,occhio rosso di giove presenterebbe una serie di nuove funzionalità e un’atmosfera più complessa del previstoLa scoperta è stata possibile grazie alla Unità di campo integrale di NirSpec che, nelle prime osservazioni del 2022, si è concentrato proprio sulla Grande Macchia Rossa, rilevando la presenza nell’atmosfera superiore di Giove di una varietà di strutture complesse, archi scuri e punti luminosi.
L’atmosfera superiore di Giove è l’interfaccia tra il campo magnetico del pianeta e l’atmosfera sottostante, ed è composta da una termosfera neutra e una ionosfera carica. In questa regione, si possono osservare spettacoli luminosi come le aurore vibranti alimentate dal materiale vulcanico espulso dalla luna di Giove Io. Più vicino all’equatore, la struttura dell’atmosfera superiore del pianeta è influenzata dalla luce solare in arrivo, ma poiché Giove riceve solo il 4% della luce che raggiunge la Terra, gli astronomi in precedenza pensavano che fosse piuttosto calmo e omogeneo.
Ma spesso le apparenze possono ingannare. Le osservazioni JWST della ionosfera di Giove a basse latitudini, dove si trova la Grande Macchia Rossa, hanno mostrato caratteristiche di intensità inaspettate su piccola scala come archi, fasce e macchie suggerendo che la ionosfera lì è fortemente accoppiata all’atmosfera inferiore tramite onde gravitazionali sovrapposte per produrre questa morfologia complessa e intricata. “Forse ingenuamente, pensavamo che questa regione fosse davvero noiosa”, dice. Henrik Melin dell’Università di Leicester, autore principale dello studio. “In realtà è interessante quanto l’aurora boreale, se non di più. Giove non smette mai di stupire.”
L’immagine catturata dal telescopio spaziale è stata ottenuta da sei scatti diversi, ciascuno di circa 300 chilometri quadrati, e ha mostrato la luce infrarossa emessa dal molecole di idrogeno nella ionosfera di Giovea più di 300 chilometri sopra le nubi della Grande Macchia Rossa, dove la luce solare ionizza l’idrogeno e stimola l’emissione infrarossa.
Questa immagine mostra la regione osservata dallo spettrografo Near-InfraRed (NIRSpec) di Webb. È stata assemblata da sei immagini NIRSpec Integral Field Unit scattate a luglio 2022, ciascuna delle quali copre circa 300 chilometri quadrati. La luce infrarossa è visibile dalle molecole di idrogeno nella ionosfera di Giove a più di 300 km sopra le nubi temporalesche. I colori più rossi mostrano l’emissione di idrogeno nella ionosfera superiore; i colori più blu mostrano la luce infrarossa dai livelli inferiori, tra cui le cime delle nubi e la Grande Macchia Rossa. Crediti: Esa/Webb, Nasa e Csa, Jupiter Ers Team, J. Schmidt, H. Melin, M. Zamani (Esa/Webb)
Secondo il gruppo di ricerca – che coinvolge, tra gli altri, Muri di Alessandro dell’INAF di Roma – la luce emessa da questa zona potrebbe essere influenzata non solo dalla luce solare ma anche dalle onde gravitazionali, generate nella turbolenta atmosfera inferiore attorno alla Grande Macchia Rossa. Onde atmosferiche che – presenti anche sulla Terra, ma meno intense che su Giove – salirebbero di quota, modificando la struttura e le emissioni dell’alta atmosfera.
“Un meccanismo per modificare la struttura sono le onde gravitazionali, simili alle onde che si infrangono su una spiaggia e creano increspature nella sabbia”, spiega Melin. “Queste onde vengono generate in profondità nella turbolenta atmosfera inferiore, attorno alla Grande Macchia Rossa, e possono viaggiare verso l’alto, modificando la struttura e le emissioni dell’atmosfera superiore”.
Le osservazioni – parte dei primi dati raccolti dal James Webb nel programma Scienza della pubblicazione anticipata n. 1373 (Ers) dalla NASA – inizialmente miravano a esplorare le temperature al di sopra della Grande Macchia Rossa. “La proposta Ers è stata scritta nel 2017”, ricorda Imke de Pater, ricercatore presso l’Università della California e coautore dello studio. “I nuovi dati hanno mostrato risultati molto diversi dalle nostre aspettative iniziali”.
L’atmosfera di Giove, quindi, si sta rivelando molto più affascinante del previsto, tanto che il team sta pianificando ulteriori osservazioni per comprendere meglio il movimento delle onde nell’alta atmosfera e il bilancio energetico della regione. Nel frattempo, le informazioni finora ottenute forniranno un prezioso supporto alla missione Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) dell’ESA, che, lanciata il 14 aprile 2023, effettuerà osservazioni dettagliate del gigante gassoso e delle sue lune Ganimede, Callisto ed Europa, esplorando il complesso ambiente di Giove con una serie di strumenti avanzati – telerilevamento, geofisica e sul posto – caratterizzandoli sia come oggetti planetari sia come possibili habitat.
Per saperne di più:
- Continuare a leggere Astronomia della natura l’articolo “Irregolarità ionosferiche su Giove osservate da JWST”, di Henrik Melin, J. O’Donoghue, L. Moore, TS Stallard, LN Fletcher, MT Roman, J. Harkett, ORT King, EM Thomas, R. Wang, PI Tiranti, KL Knowles, I. de Pater, T. Fouchet, PH Fry, MH Wong, BJ Holler, R. Hueso, MK James, GS Orton, A. Mura, A. Sánchez-Lavega, E. Lellouch, K. de Kleer e il signor Showalter
