JUNO, alla scoperta dei segreti di Giove

Lanciata nell’agosto del 2011 dalla base militare di Cape Canaveral, in Florida, la sonda Juno è arrivata in vista della sua meta: Giove, il pianeta più grande del nostro sistema solare, di cui ci aiuterà a capire origine ed evoluzione. La missione si inserisce nel Programma New Frontiers della NASA, costituito da una serie di missioni spaziali altamente specializzate e a medio costo, non superiore a 700 milioni di dollari. Juno, grazie alla sequenza programmata di accensione dei razzi, andrà a inserirsi in un’orbita polare, con un periodo di 11 giorni, rispetto al pianeta gigante. È la sonda alimentata a energia solare ad essersi spinta più lontano dalla nostra stella madre, anzi è la prima sonda a energia solare specificamente progettata per operare a queste distanze grazie a grandi pannelli solari: ognuno lungo 9 metri e con ben 18.698 celle solari.
Le osservazioni andranno dalla magnetosfera all’interno del pianeta stesso. Proprio da questo il nome della  missione: la mitica Giunone (Juno, appunto), moglie di Giove, fu infatti in grado di scoprire i segreti del marito riuscendo a dissipare la fitta coltre di nubi in cui si celava. La missione prevede il completamento di oltre trenta orbite attorno a Giove prima della sua conclusione, prevista per il 2017. L’inserimento nell’orbita polare è in calendario per il prossimo 4 luglio. E anche attorno a Giove l’Italia c’è.
Juno ci offrirà una visione dettagliata del pianeta e dell’ambiente a esso circostante. E questo grazie al suo straordinario equipaggiamento, composto da ben 10 strumenti scientifici. Il nostro paese è protagonista con due degli strumenti a bordo: JIRAM (Jupiter InfraRed Auroral Mapper) per le studio delle aurore e dell’atmosfera e un transponder in banda Ka per studi gravitazionali. JIRAM è stato fornito dall’Agenzia spaziale Italianasviluppato con il supporto scientifico dell’INAFprincipal investigator dello strumento è Alberto Adrianidell’Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali dell’INAF di Roma. JIRAM appartiene a una famiglia di strumenti che stanno attualmente volando a bordo di diverse missioni spaziali: VIRTIS su Rosetta e Venus Express, VIR a bordo di Dawn della NASA e VIMS, il primogenito della famiglia, sulla missione Cassini NASA-ESA-ASI, in orbita attorno a Saturno. Tutti strumenti ideati dal gruppo di ricerca guidato dalla compianta Angioletta Coradini, planetologa INAF scomparsa cinque anni fa.
JIRAM, che è in grado di produrre sia spettri sia immagini, ha lo scopo primario di esaminare gli strati più esterni dell’atmosfera gioviana nell’infrarosso (nella banda tra 2 e 5 μm), spingendosi fino a livelli di profondità di circa mille chilometri. KaT (Ka-Band Translator), realizzato da Thales Alenia Space Italia con il supporto del team scientifico dell’Università di Roma “La Sapienza”, sarà invece dedicato allo studio della composizione interna del pianeta e sul suo campo gravitazionale.
Determinare, ad esempio, quanta acqua sia presente nell’atmosfera gioviana ci permetterà di capire quale sia la teoria più corretta riguardo la formazione del pianeta fra quelle ad oggi ancora dibattute, o se sia piuttosto necessario formularne di nuove. Comprendere i segreti di Giove ci aiuterà a fare chiarezza sulle origini del nostro Sistema solare. Juno cercherà di determinare la struttura interna del pianeta per comprendere se sia presente una componente solida, esplorerà la magnetosfera polare e ricercherà l’origine del campo magnetico, misurerà l’abbondanza di acqua, caratterizzerà i venti nella bassa atmosfera e le abbondanze relative di ossigeno e azoto, oltre le variazioni dovute a fenomeni atmosferici. Insomma dovrà aiutarci a capire davvero chi è Giove. Un altro obiettivo della missione sarà studiarne le aurore boreali, già osservate dalla Terra, comprendendone i meccanismi, al fine di studiare il campo magnetico del pianeta e la sua interazione con l’atmosfera.
La sonda porta con sé anche una placca dedicata a Galileo Galilei, fornita dall’Agenzia Spaziale Italiana: una copia in alluminio dell’originale manoscritto in cui Galileo ha descritto per la prima volta le 4 lune di Giove, note infatti come lune galileiane. A bordo anche 3 figurine LEGO, che rappresentano Galileo, Giove e sua moglie Giunone.
Appuntamento per il 4 luglio quindi, e speriamo che Juno, al pari dell’eroeMicromega – filosofo proveniente dalla stella Sirio protagonista dell’omonima opera di Voltaire, che per un anno si fermò su Giove – alla fine della missione abbia «imparato alcuni segreti veramente degni di nota», per poter accrescere la nostra comprensione dei misteri del cosmo.
di Francesca Aloisio (INAF)

Riccioli d’ammoniaca sotto le nubi di Giove

Utilizzando la schiera di parabole che compone il Very Large Array in Nuovo Messico, un gruppo di astronomi ha prodotto la più dettagliata mappa radio dell’atmosfera di Giove, rivelando l’imponente flusso di gas di ammoniaca che scorre al di sotto dello spesso strato di colorate e vorticosi nubi superficiali. Nella loro ricerca, pubblicata sull’ultimo numero di Science, i ricercatori hanno misurato le emissioni radio dell’atmosfera di Giove a specifiche lunghezze d’onda, alle quali le nuvole risultano trasparenti, riuscendo a determinare la quantità di ammoniaca presente fino a una profondità di circa 100 chilometri al di sotto dello strato superiore. Si tratta di una fascia in gran parte inesplorata, ma particolarmente interessante perché è quella in cui le nuvole si formano. Studiando queste regioni dell’atmosfera del pianeta, gli astronomi contano infatti di riuscire a descrivere come la circolazione globale e la formazione delle nubi siano guidate dalla potente fonte di calore interno di Giove. Un modello da applicare in maniera simile anche agli altri pianeti giganti nel nostro Sistema solare, ma anche ai pianeti extrasolari giganti recentemente scoperti intorno a stelle lontane. «Abbiamo in sostanza creato un’immagine tridimensionale del gas di ammoniaca presente nell’atmosfera di Giove», spiegaImke de Pater, professoressa di astronomia alla Università della California a Berkeley e prima autrice dello studio. «Un’immagine da cui si possono ricostruire i movimenti verso l’alto e verso il basso all’interno della turbolenta atmosfera». Secondo la ricercatrice, questa nuova mappa reca una sorprendente somiglianza con le immagini in luce visibile. La nuova mappa radio evidenzia infatti le nubi superficiali, ricche in ammoniaca, che determinano l’aspetto del pianeta e sono il principale elemento visibile dall’esterno. Si tratta di uno strato di idrosolfuro di ammonio, a una temperatura attorno ai 200° Kelvin (-73° C), e di uno strato di ghiaccio di ammoniaca fluttuante nell’aria fredda a circa 160 Kelvin (-113° C). Inoltre, la nuova analisi mostra come i cosiddetti hotspot – punti “caldi” dell’atmosfera che appaiono luminosi sia in radio che nelle termografie ad infrarossi – siano regioni povere in ammoniaca, che circondano il pianeta come una cintura appena a nord dell’equatore. Fra gli hotspot sono localizzate delle “risorgive” che trasportano ammoniaca in superficie dagli strati più profondi dell’atmosfera planetaria. «Grazie alle osservazioni radio possiamo scrutare attraverso le nuvole e vedere che quei punti caldi sono intercalati da pennacchi di ammoniaca in risalita dalle profondità del pianeta, configurando le ondulazioni verticali di un sistema di onde equatoriali», dice l’astronomo della UC Berkeley Michael Wong. Queste osservazioni vengono rese note quando manca ormai meno di un mese prima dell’arrivo a Giove della sonda Juno della NASA, previsto per il prossimo 4 luglio 2016. La missione prevede, tra l’altro, di misurare la quantità di acqua presente nelle parte più profonda dell’atmosfera, là dove il radiotelescopio Very Large Array ha misurato i valori per l’ammoniaca. «Mappe come la nostra possono aiutare a inquadrare i dati ottenuti da Juno nel più ampio sistema dei movimenti atmosferici di Giove», commenta de Pater, notando in conclusione come il suo team di ricerca continuerà a osservare Giove in radio con il VLA in contemporanea alle osservazioni in microonde compiute da Juno alla ricerca dell’acqua.
di Stefano Parisini (INAF)

Occhio a Europa

Alzi la mano chi, vedendo per la prima volta questa immagine, ha pensato di trovarsi davanti alla foto di un bulbo oculare. In realtà, l’immagine raffigura tutt’altro, ovvero una porzione della superficie di Europa, il quarto satellite naturale per dimensioni di Giove. A inviarcela, la sonda Galileo, che ha esplorato il pianeta gigante e le sue lune tra il 1995 e il 2003. E’ anche grazie ai dati raccolti da questa missione che ha preso corpo la teoria secondo la quale Europa ospita un oceano liquido sotterraneo. Galileo ha anche rivelato la presenza di minerali argillosi nella crosta ghiacciata della luna e ha trovato prove di una tenue atmosfera che avvolge Europa, così come Ganimede e Callisto, altri due satelliti di Giove. Nonostante il loro aspetto effettivamente un po’ inquietante, le striature rossastre che si incrociano su Europa non hanno assolutamente alcunché di biologico. In realtà sono crepe e creste, alcune lunghe migliaia di chilometri, che segnano le fratture della crosta ghiacciata della luna. A produrle è l’interazione gravitazionale con Giove, che esercita intensi fenomeni mareali su Europa, deformandola. Il colore di queste striature, che è stato accentuato in fase di elaborazione, è invece prodotto da minerali emersi dal sottosuolo, probabilmente sali disciolti nel mare sotterraneo.
di Marco Galliani (INAF)

Europa: sapore di sale

I sedimenti scuri che rivestono alcune delle strutture geologiche di Europa,  e che sono ben visibili sulla superficie della luna gioviana, non sarebbero nient’altro che semplice sale da cucina. Residui scoloriti di cloruro di sodio, segni esterni di un oceano sotterraneo che interagisce (e ha interagito) con un fondale roccioso. A sostenere questa ipotesi è uno studio appena pubblicato su Geophysical Research Letters: se confermato potrebbe avere importanti implicazioni nel determinare condizioni favorevoli alla vita sul satellite ghiacciato di Giove. «Abbiamo molti quesiti aperti su Europa e il più importante di essi è: possiamo trovare vita lassù? Se la luna ghiacciata presenta condizioni favorevoli alla vita allora possiamo chiederci se mai ne troveremo traccia nell’oceano che si nasconde sotto il suo spesso guscio di ghiaccio», spiega Curt Niebur, ricercatore NASA presso il quartier generale di Washington DC. Per più di un decennio gli scienziati si sono interrogati circa la composizione dei residui scuri che ricoprono le lunghe fratture lineari che si stagliano sulla superficie di Europa. «Se si trattasse di sale marino, avremmo una soluzione semplice ed elegante a una delle questioni che più ci interessa», spiega Kevin Hand, ricercatore del Jet Propulsion Laboratory NASA a Pasadena, California. Certo è che Europa si trova immersa in un flusso di radiazioni emesse dal potente campo magnetico di Giove. Condizioni particolari, uniche, che il JPL ha cercato di replicare in laboratorio testando diversi materiali e raccogliendone gli spettri luminosi. Una Europa in barattolo, con temperatura, pressione ed esposizione a radiazioni concentrate. In seguito a poche decine di ore di esposizione a queste condizioni estreme, pari a quelle subite dal satellite di Giove in un periodo di circa un secolo, il sale marino da una iniziale colorazione bianca ha virato in una tonalità di marrone simile a quella osservata sulla luna ghiacciata. Al momento nessun telescopio qui sulla Terra o nello spazio ha una risoluzione tale da poter permettere una conferma dei dati, ma qualche conferma potrebbe arrivare a breve grazie alle missioni in cantiere.
di Davide Coero Borga (INAF)

Io e i suoi vulcani mai visti così

Il primo a scoprire Io, una delle lune di Giove, fu Galileo Galilei nel 1610 con il suo cannocchiale. Con quel rudimentale strumento, Io e gli altri tre corpi celesti, che lo scienziato toscano ribattezzò ‘Astri Medicei’ in onore di Cosimo II De’ Medici, all’epoca Granduca di Toscana, apparivano come piccoli puntini luminosi. Oggi, quattro secoli dopo, siamo riusciti a osservare straordinari dettagli di quel mondo lontano, grande come la nostra Luna ma oltre mille volte più distante. A riuscire nell’impresa, spingendosi fin dove mai un telescopio terrestre era arrivato, è stato il Large Binocular Telescope in Arizona, di cui l’INAF è uno dei partner.
Le immagini raccolte hanno sfruttato due delle caratteristiche che rendono unico LBT. La prima: la sua naturale predisposizione per l’interferometria grazie ai due specchi principali da 8,4 metri di diametro di cui è dotato, installati su un’unica montatura. La luce di Io raccolta da ciascuno dei due specchi è stata combinata in modalità interferometrica all’interno dello strumento LBTI (Large Binocular Telescope Interferometer), così che la risoluzione finale delle immagini elaborate non è quella ottenibile dai singoli telescopi, ma quella che si avrebbe con un telescopio equipaggiato con un solo specchio principale di ben 23 metri di diametro, ovvero la distanza tra i bordi dei singoli specchi primari di LBT. La seconda: l’ottica adattiva, che ha permesso di annullare quasi completamente gli effetti negativi della turbolenza atmosferica sulle riprese. A queste si è aggiunta una sofisticata tecnica di integrazione ed elaborazione delle immagini, che ha permesso di ottenere una visione di Io senza precedenti.
«In questo studio abbiamo utilizzato molta tecnologia e tecniche sviluppate in Italia» dice Carmelo Arcidiacono, ricercatore INAF tra i coautori dell’articolo pubblicato oggi su Astronomical Journal che presenta i risultati di queste osservazioni, guidate da Al Conrad, del Large Binocular Telescope Observatory. «Mi riferisco alla coppia composta dagli specchi secondari adattivi di LBT e dai sensori di fronte d’onda a piramide, elementi principali del sistema di ottica adattiva dello strumento, e alle tecniche di deconvoluzione e ricostruzione delle immagini sviluppate all’Università di Genova appositamente per LBT».
La sinergia tra la potenza del sistema di ottica adattiva e la raffinatezza del software di ricostruzione delle immagini, ottenute nella banda del vicino/medio infrarosso dalla LMIRcam (Lbti Mid-Infrared camera), ha permesso così al team di studiare con un dettaglio senza precedenti l’attività vulcanica di Io, il corpo geologicamente più attivo del Sistema solare. Un primato dovuto alle enormi forze mareali prodotte dall’interazione gravitazionale del satellite con Giove. Le immagini ottenute da ben 450 milioni di chilometri di distanza da Io hanno una risoluzione pari a 100 km sulla superficie della luna gioviana: grazie ad esse è stata identificata attività eruttiva in 14 siti già noti delle riprese delle sonde Voyager  1, 2 e Galileo, ma soprattutto ne sono stati scoperti due nuovi.
«Ancora più interessante è il caso del Loki Patera, il vulcano più potente del Sistema solare, che abbiamo super-risolto spingendoci a un livello di dettaglio di circa 40 km grazie all’analisi delle immagini prodotte tramite deconvoluzione e ricostruzione delle originali» prosegue Arcidiacono. «In questo caso abbiamo identificato la caratteristica forma a ferro di cavallo del lago di lava. Ma siamo andati oltre, ricostruendo lo stato di avanzamento del fronte lavico e il suo verso di scorrimento, nonché stimando l’età delle zone dove sta formandosi una nuova crosta solida che va a ricoprire quella prodotta da precedenti attività effusive».
Per Adriano Fontana, astronomo dell’INAF e responsabile del centro italiano delle osservazioni di LBT «Lo studio oggi pubblicato mostra che LBT può essere considerato il primo vero telescopio gigante oggi operativo. Infatti abbiamo dimostrato di poter utilizzare la modalità interferometrica del telescopio per produrre delle immagini con elemento di risoluzione dato dalla separazione di 23m degli due specchi primari. In pratica abbiamo utilizzato un telescopio da 23m di diametro, un bel primato visto e considerato che la prossima generazione di telescopi giganti in fase di progettazione va dai 24.5m di GMT ai 39m E-ELT e che per vederli in funzione dovremo aspettare ancora diversi anni».
di Marco Galliani (INAF)

Gli asteroidi troiani di Giove

Il campo gravitazionale di Giove, insieme a quello del Sole, controlla un sistema di asteroidi, detti asteroidi troiani, che si trovano in corrispondenza di alcuni punti di equilibrio del sistema gravitazionale Sole-Giove, i punti di Lagrange, in cui è nulla la risultante tra l’attrazione gravitazionale complessiva esercitata da questi due corpi celesti e la forza centrifuga apparente. In particolare, il maggiore addensamento di asteroidi si ha in corrispondenza dei punti L4 ed L5, poiché il triangolo di forze con vertici Giove-Sole-L4 oppure Giove-Sole-L5 permette ad essi di avere un’orbita stabile. Gli asteroidi troiani si distribuiscono in due regioni oblunghe e curve attorno ai punti lagrangiani, e possiedono orbite attorno al Sole con semiasse maggiore medio di circa 5,2 UA. Il primo asteroide troiano, 588 Achilles, fu scoperto nel 1906 da Max Wolf; al 2011 se ne conoscono 4.916, ma si ritiene che il numero di troiani più grandi di 1 km sia dell’ordine del milione, quasi uguale a quello previsto per gli asteroidi più grandi di 1 km della fascia principale. Come accade nella maggior parte delle cinture asteroidali, i troiani costituiscono delle famiglie. I nomi degli asteroidi troiani di Giove derivano da quelli degli eroi che, secondo la mitologia greca, presero parte alla Guerra di Troia; i troiani di Giove si dividono in due gruppi principali: il campo greco (o gruppo di Achille), posto sul punto L4, in cui gli asteroidi hanno i nomi degli eroi greci, e il campo troiano (o gruppo di Patroclo), sul punto L5, i cui asteroidi hanno il nome degli eroi troiani. Tuttavia, alcuni asteroidi non seguono questo schema: 617 Patroclus e 624 Hektor vennero denominati prima che venisse scelto di operare questa divisione; di conseguenza, un eroe greco appare nel campo troiano e un eroe troiano si trova nel campo greco.
I nomi degli asteroidi troiani di Giove derivano da quelli degli eroi che, secondo la mitologia greca, presero parte alla Guerra di Troia; questo sistema di nomenclature fu ideato dall’astronomo austriaco Johann Palisa, che fu il primo a calcolare con accuratezza le loro orbite.
Le stime sul numero totale dei troiani sono basate su indagini approfondite di porzioni relativamente limitate di cielo. Si ritiene che il numero di oggetti presenti in L4 sia compreso tra le 160.000 e 240.000 unità per quanto riguarda gli oggetti di dimensioni superiori a 2 km, e ammonti a circa 600.000 per i corpi più grandi del chilometro; ipotizzando, secondo le stime, che in L5 sia presente un numero equivalente di oggetti simili, il numero complessivo degli asteroidi troiani supererebbe il milione, un numero raffrontabile con quello degli asteroidi della fascia principale. La massa totale dei troiani è stimata in 0,0001 masse terrestri, un quinto della massa totale della fascia principale.
Due studi recenti indicano però che le cifre sopra riportate potrebbero sovrastimare il numero dei troiani di diversi ordini di grandezza; tale sovrastima sarebbe imputabile: all’assunto che tutti i troiani avrebbero una bassa albedo – circa 0,04 –, mentre i corpi più piccoli potrebbero in realtà avere un’albedo media di almeno 0,12; ad un errore nel considerare la distribuzione dei troiani nel cielo. Sulla base delle nuove stime, il numero complessivo dei troiani di diametro maggiore di 2 km equivarrebbe a 6,3 ± 1,0 × 104 in L4 e a 3,4 ± 0,5 × 104 in L5, cifre che potrebbero essere ridimensionate di un fattore 2 qualora i troiani più piccoli fossero più riflettenti degli asteroidi maggiori. Tali dati rispecchiano una disparità di distribuzione degli asteroidi tra i due gruppi: infatti, il numero di troiani scoperti in L4 è superiore a quello in L5; tuttavia, dal momento che il numero dei troiani più brillanti mostra delle minime variazioni tra le due popolazioni, tale disparità sarebbe da imputarsi ad errori sistematici nelle rilevazioni. Alcuni modelli dinamici sembrano inoltre indicare una maggiore stabilità del gruppo in L4 rispetto a quello in L5, il che potrebbe giustificare la differente distribuzione degli oggetti.
Il più grande dei troiani di Giove è 624 Hektor, che ha un raggio medio di 101,5 ± 1,8 km.  Gli asteroidi di grandi dimensioni sono solamente una piccola parte rispetto alla popolazione totale; prendendo in considerazione le dimensioni, si nota che il numero di troiani cresce velocemente al diminuire delle dimensioni sino a 84 km, molto più grandi di media rispetto a quelli della fascia principale. Il diametro di 84 km corrisponde alla magnitudine assoluta 9,5, assumendo un’albedo di 0,04. Considerando diametri compresi tra 4,4 e 40 km, la distribuzione delle dimensioni dei troiani ricalca invece quella della fascia principale. La mancanza di dati significa che non si conosce nulla sulle masse dei troiani più piccoli;[8] questa distribuzione induce a ritenere che i più piccoli troiani derivino da collisioni tra i troiani più grandi.
L’individuazione di famiglie collisionali all’interno dei troiani è più difficoltosa che nella fascia principale a causa del fatto che i troiani sono vincolati all’interno di una fascia più stretta di possibili posizioni rispetto alla fascia principale; questo sta a significare che le singole famiglie di asteroidi tendono a sovrapporsi e a fondersi con il gruppo complessivo. Tuttavia sino al 2003 sono state individuate all’incirca una dozzina di famiglie collisionali; si tratta di famiglie più esigue rispetto a quelle della fascia principale: il gruppo di 1647 Menelaus, il più cospicuo, consiste infatti di appena otto membri.
I troiani di Giove sono degli oggetti scuri di dimensioni irregolari. La loro albedo geometrica varia generalmente tra il 3 e il 10%, con valori medi che si aggirano sui 0,056 ± 0,003;  l’asteroide con la più alta albedo (0,18) è 4709 Ennomos. Tuttavia, si sa molto poco circa le masse, la composizione chimica, la rotazione o altri parametri fisici degli asteroidi troiani di Giove.
Il termine “troiano” è utilizzato genericamente per identificare dei corpi minori che presentano relazioni simili ai troiani di Giove con corpi più grandi: esistono quindi dei troiani di Marte e dei troiani di Nettuno. Le simulazioni suggeriscono che Saturno ed Urano possiedano un numero irrisorio di asteroidi troiani, forse addirittura nullo.
Sono state scoperte nei punti lagrangiani L4 e L5 della Luna due nubi di polveri chiamate nubi di Kordylewski che sono a tutti gli effetti satelliti troiani della Luna. È invece inappropriato il riferimento di alcuni fonti a 3753 Cruithne come asteroide troiano della Terra.
Tratto da Wikipedia

L’origine della Macchia Rossa di Giove

Secondo una nuova analisi dei dati dalla missione Cassini, il colore rossiccio della Grande Macchia Rossa di Giove è probabilmente dovuto alla scissione di sostanze chimiche semplici presenti nell’atmosfera superiore del pianeta, sotto l’effetto della radiazione solare.

Crediti: NASA, ESA, I. de Pater, and M. Wong (UC Berkeley)

Un risultato che contraddice l’altra più importante teoria per spiegare l’origine della sorprendente chiazza colorata, secondo cui le sostanze chimiche rossastre vengono invece prodotte sotto le nubi di Giove per poi risalire verso gli strati più esterni. I risultati sono stati presentati questa settimana da Kevin Bainesdel Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA al meeting annuale della Divisione per le scienze planetarie dell ’American Astronomical Society, in corso a Tucson, in Arizona. Baines e i suoi colleghi al JPL sono arrivati alle loro conclusioni utilizzando una combinazione di dati dal flyby di Cassini su Giove del dicembre 2000 e di esperimenti di laboratorio. In laboratorio, i ricercatori hanno bombardato con luce ultravioletta una miscela gassosa diammoniaca e acetilene, composti chimici notoriamente presenti su Giove, per simulare gli effetti che la radiazione solare può avere su questi elementi alla sommità delle nuvole nella Grande Macchia Rossa. L’esperimento ha prodotto una sostanza rossastra, che è stata confrontata con le osservazioni della Grande Macchia Rossa effettuate dallo spettrometro VIMS di Cassini. I ricercatori hanno scoperto che le proprietà di dispersione della luce del loro purpureo intruglio ben si abbinavano a un modello della Grande Macchia Rossa, in cui il materiale di colore rosso staziona esclusivamente nelle parti più esterne della formazione ciclonica. «I nostri modelli suggeriscono che la maggior parte della Grande Macchia Rossa possieda in realtà un colore piuttosto insignificante al di là dello strato superiore di nubi di materiale rossastro», ha detto Baines. «Sotto questa ‘scottatura’ rossiccia, troveremmo probabilmente nubi biancastre o grigiastre». Il ricercatore ha sottolineato come questa teoria dell’agente colorante limitato alla parte superiore delle nuvole sia nettamente in contrasto con la spiegazione concorrente, che presuppone che il colore rosso del sito sia dovuta a sostanze chimiche formatesi in strati più profondi e poi risalite fino alle nuvole visibili dall’esterno del pianeta. Secondo Baines, un punto debole di questa teoria è che se il materiale rosso provenisse dal basso, dovrebbe essere presente a diverse quote, non solo alla sommità delle nuvole, il che dovrebbe rendere la Macchia Rossa più rossa ancora di quel che si osserva. Giove è composto quasi interamente da idrogeno ed elio, con appena una spolverata di altri elementi. Gli scienziati sono interessati a capire quali combinazioni di elementi diano origine alla tavolozza su cui il pianeta gigante basa il suo raffinato make-up. Diverse aree di Giove mostrano tonalità miste di arancioni e marroni, oltre a sfumature di rosso: sono zone in cui il chiaro strato superficiale di nubi è più sottile, lasciando trapelare la colorazione delle sostanze presenti in piani più bassi. Giove possiede tre strati di nubi principali, che occupano quote specifiche nei suoi cieli; dal più alto al più basso sono: ammoniaca, idrosolfuro di ammonio e vapore d’acqua. Per riprodurre il peculiare rosso della Grande Macchia, Baines e colleghi erano inizialmente partiti da una molecola più complessa, l’idrosolfuro di ammonio. Ma esponendola alla radiazione ultravioletta hanno rapidamente scoperto che, invece di un colore rosso, i prodotti del loro esperimento assumevano una brillante tonalità di verde. Questo risultato negativo non ha scoraggiato i ricercatori, ma li ha anzi spinti a cercare combinazioni semplici di ammoniaca con idrocarburi che sono comuni ad alte quote attorno a Giove. E proprio il prodotto della decomposizione con luce ultravioletta di ammoniaca e acetilene si è rivelato quello che corrispondeva meglio ai dati raccolti da Cassini. La Grande Macchia Rossa è una formazione larga due volte la Terra, presente nell’atmosfera di Giove da lungo tempo. Per quanto riguarda il motivo per cui il colore rosso intenso si osservi solo nella Grande Macchia Rossa, oltre che in alcuni punti molto più piccoli del pianeta, i ricercatori ritengono che l’altitudine giochi un ruolo chiave. «La Grande Macchia Rossa è molto alta», ha detto Baines. «Raggiunge quote molto più elevate rispetto alle altre nuvole su Giove.» Il team ritiene che la maggiore altezza della Macchia possa essere responsabile sia per l’attivazione del meccanismo di arrossamento che per la sua amplificazione, in quanto i venti che in essa spirano trasportano particelle di ammoniaca ghiacciata più in alto nell’atmosfera, dove sono esposte a una maggiore quantità di luce ultravioletta solare. Inoltre, la natura a vortice della Macchia confina le particelle, impedendo loro di disperdersi. Tutto ciò porta la colorazione rossastra sulla sommità delle nuvole ad assumere un’intensità superiore a quella che ci si potrebbe altrimenti aspettare.
di Stefano Parisini (INAF)

Io sotto fontane di lava: mega eruzioni sulla luna di Giove

Ricordate le fontane di lava che nel 2010 zampillarono copiose dal vulcano Eyjafjöll in Islanda? Ora provate a immaginare un’eruzione diecimila volte più potente, un fenomeno così intenso da essere ben visibile… da un altro pianeta. Proprio quello che è successo sulla luna di Giove Io, dove è stata osservata lo scorso anno con telescopi terrestri una sequenza ravvicinata di esplosioni magmatiche, tra cui una delle più brillanti eruzioni mai riscontrate nel Sistema Solare. Le straordinarie immagini, riprese principalmente con il telescopio internazionale Gemini Nord alle Hawaii, sono state ora rese pubbliche in due studi in corso di pubblicazione sulla rivista Icarus. Gli astronomi hanno ripreso ben tre gigantesche eruzioni in un periodo di due settimane tra agosto e settembre del 2013. Una frequenza sorprendente, anche per questa palla rovente grande pressappoco quanto la nostra Luna che, a causa dello stress gravitazionale esercitato da Giove, risulta essere il corpo vulcanicamente più attivo conosciuto. Tra il 1978 e il 2006 sono state registrate, infatti, solo 13 eruzioni giganti. “Tipicamente, ci aspettiamo una grossa eruzione ogni uno o due anni, e generalmente non sono così brillanti”, ha confermato Imke de Pater della University of California a Berkeley (UCB), leader di uno dei nuovi studi. “Qui abbiamo ben tre esplosioni estremamente brillanti, il che ci suggerisce che se osservassimo più spesso Io potremmo vederne molte di più”. Io, la più interna tra le lune scoperte da Galileo, è l’unico altro posto conosciuto nel Sistema solare, oltre la Terra, con vulcani da cui fuoriesce lava estremamente calda. Grazie alla sua bassa gravità, le grandi eruzioni producono un ombrello di detriti che s’innalza parecchio al di sopra della superficie, contribuendo a spargere un’enorme quantità di lava in un ristretto lasso di tempo. “Questi nuovi eventi sono ascrivibili a una classe relativamente rara di eruzioni, a causa della loro grande dimensione e dell’emissione termica sorprendentemente alta”, ha spiegato Ashley Davies, vulcanologo del Jet Propulsion Laboratory della NASA e coautore dello studio. “La quantità di energia emessa da queste eruzioni implica fontane di lava sgorganti con ingenti volumi, dando origine a colate di lava che rapidamente si spargono sulla superficie di Io”. Due delle mega eruzioni sono avvenute il 15 agosto, mentre la terza, quella più potente, il 29 agosto del 2013. Per studiare le esplosioni, gli scienziati hanno utilizzato una varietà di telescopi dell’Osservatorio del Mauna Kea, compresi i grandi Keck IIGemini Nord, nonché l’Infrared Telescope Facility della NASA da tre metri. “Le osservazioni del Gemini rappresentano la miglior copertura giorno per giorno di un’eruzione di questo tipo”, ha detto Katherine de Kleer, astronoma dell’UCB e prima autrice dell’altro studio. Questo ha permesso al team di ricerca di sorvegliare l’evoluzione di un’attività vulcanica estrema nell’arco di due settimane dal suo inizio, fornendo una nuova e accurata prospettiva su eventi esplosivi di questo genere. Lo studio condotto da de Kleer ha determinato che l’energia emessa nella terza eruzione, la maggiore, è stata di circa 20 Terawatt, espellendo diversi chilometri cubi di lava in gigantesche fontane scaturite da lunghe fessurazioni sulla superficie di Io. La temperatura a cui si è svolta l’eruzione sarebbe molto superiore a quella riscontrabile in un’eruzione terrestre odierna, un fatto che de Kleer ritiene “indicativo di una composizione del magma come sulla Terra si è avuta solo durante il periodo della sua formazione”. Ecco che, piuttosto che riportarci ai travagli tettonici terrestri odierni, le eruzioni di Io possono dunque figurarci quell’antichissima stagione in cui prendevano forma i pianeti più interni del sistema solare, come le giovani Venere e Terra. “Stiamo usando Io come un laboratorio vulcanologico, dove possiamo guardare indietro nel passato dei pianeti di tipo terrestre per avere una migliore comprensione di come queste grandi eruzioni siano avvenute, di quanto veloci erano e di quanto duravano”, ha aggiunto ancora Davies. “Questo ci aiuterà a capire i processi che hanno contribuito a delineare le superfici dei pianeti di tipo terrestre, incluse Terra e Luna”.
di Stefano Parisini (INAF)

La macchia di Giove è sempre più piccola

Se continua così finiremo per doverlo ribattezzare Little Red Spot. Il neo rosso che per anni ha reso tanto speciale il profilo di Giove, si sta restringendo a vista d’occhio. Il ridimensionamento della macchia rubizza sulla superficie del pianeta gigante, che ne sta di fatto cambiando le forme da un ovale a un cerchio, ci è nota dagli anni Trenta ma è sorprendente vedere quanto si sia asciugata negli anni. A testimoniarlo le nuove splendide immagini dell’Hubble Space Telescope. L’inestetismo che dà a Giove “un qualcosa in più” – come forse direbbe George Valentin che in The Artist (di Michel Hazanavicius, premio Oscar 2011) disegnava per l’appunto un neo sulla guancia dell’amata e bellissima Peggy Miller – è il risultato di una violenta perturbazione anticiclonica. Nelle immagini di Hubble si presenta come un’area vermiglia avvolta da strati turbolenti di colore giallo, arancione e bianco. I venti interni a questo terribile ciclone gioviano corrono a velocità impressionanti e raggiungono velocità di centinaia di chilometri orari. Le prime osservazioni del Great Red Spot risalgono alla fine del 1800. Le conoscenze di allora permettevano di calcolare l’area interessata dalla turbolenza a un’estensione di circa 41.000 chilometri nel punto più largo, quanto basterebbe per ospitare tre pianeti come la Terra, uno in fila all’altro. Nel 1979 e nel 1980, la sonda NASA Voyager ha avvicinato Giove per una serie di fly-by e ha calcolato un’area ristretta a 23.335 chilometri. I nuovi dati di Hubble suggeriscono che nel frattempo la macchia rossa si sia ulteriormente ristretta. “Le recenti osservazioni del telescopio spaziale Hubble confermano che il Great Red Spot misura attualmente poco meno di 16.500 chilometri. È il diametro più piccolo che abbiamo mai misurato”, spiega Amy Simon dal NASA Goddard Space Flight Center, Maryland, Stati Uniti. Già nel 2012 le osservazioni amatoriali sembravano evidenziare un notevole restringimento dell’area. Si stima che il diametro si riduca di un migliaio di chilometri ogni anno. Ma la causa di questo restringimento è ancora da definire:  “Dalle nostre nuove osservazioni risulta evidente che una serie di piccoli vortici stiano alimentandosi con la tempesta”, presegue Simon. “Ipotizziamo che possano essere i responsabili del cambiamento e abbiano alterato le dinamiche interne della perturbazione anticiclonica”. Il team di Simon intende proseguire con lo studio di questi vortici e delle dinamiche interne alla macchia rossa per determinare come il vortice tempestoso venga alimentato o privato del suo slancio. Nell’attesa di saperne di più non ci resta che rassegnarci a vedere pian piano scomparire il neo vezzoso di Giove. La dermatologia non risparmia nemmeno il Sistema Solare.
di Davide Coero Borga (INAF)

La prima mappa di Ganimede

È il satellite principale di Giove e il più grande dell’intero Sistema solare. Parliamo di Ganimede, la luna che è stata di recente mappata e studiata nel dettaglio da alcuni ricercatori Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL), guidati da Wes Patterson, e del Wheaton College. La luna è stata scoperta nel 1610 da Galileo Galilei  e deve il suo nome al personaggio di Ganimede, coppiere degli dei della mitologia greca, amato da Zeus (l’equivalente greco di Giove).   La mappa, pubblicata su U.S. Geological Survey, illustra tecnicamente le diverse caratteristiche geologiche della superficie di Ganimede ed è la prima mappa geologica globale completa di una luna gelata di un pianeta. I ricercatori hanno utilizzato i dati provenienti dalle missioni della NASA Voyager Galileo. Anche Pioneer 10 e 11 sorvolarono la luna, ma nessuna delle due sonde, però, fornì molte informazioni sul satellite. Mappa simili esistono per la nostra Luna, ma anche per altri satelliti di Giove, come Io e Callisto. Grazie alla realizzazione di questa mappa è possibile studiare meglio la formazione e l’evoluzione di questa luna unica nel suo genere. La luna di Giove ha un diametro di 5,262 chilometri e più grande di Mercurio (anche se non ha la sua stessa massa) e del pianeta nano Plutone. È un satellite unico perché è il solo nell’intero Sistema solare ad avere una magnetosfera. Ganimede è stata al centro degli studi degli esperti per secoli, dalla sua scoperta. Prima con osservazioni dalla Terra e poi tramite i flyby di diverse sonde inviate nello spazio nell’orbita di Giove. Cosa è stato scoperto? Questi studi ci mostrano un mondo ghiacciato molto complesso la cui superficie è caratterizzata dal contrasto tra i due principali tipi di terreno: regioni molto antiche, scure e ricche di crateri, e  zone più giovani (ma comunque antiche rispetto a noi) segnate da una vasta gamma di solchi e creste. La mappa descrive l’intero processo evolutivo della luna: le sue interazioni dinamiche con gli altri satelliti galileiani, l’evoluzione dei piccoli corpi che hanno influito sul cambiamento della superficie di Ganimede e la formazione del suo nucleo. Grazie a questo strumento, gli esperti potranno studiare nel dettaglio anche altre lune ghiacciate del nostro, ma che di altri sistemi planetari, perché molte lune hanno caratteristiche simili a Ganimede. Per il 2020 è previsto il lancio della Europa Jupiter System Mission (EJSM), una missione congiunta NASA/ESA per l’esplorazione delle lune di Giove. Verrà messo in orbita il Jupiter Europa Orbiter, di costruzione NASA, e il Jupiter Ganymede Orbiter, di costruzione ESA ed eventualmente il Jupiter Magnetospheric Orbiter, di costruzione JAXA.
Per saperne di più:
Guarda la mappa QUI
di Eleonora Ferroni (INAF)

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