A sinistra: Giove in un'immagine a infrarossi della NIRCam del James Webb. A destra: zoom sulla Grande Macchia Rossa di Giove dai dati di NIRSpec. Credits: ESA/Webb, NASA e CSA, Jupiter ERS Team, J. Schmidt, H. Melin, M. Zamani (ESA/Webb)
La sensibilità nel vicino e medio infrarosso del telescopio spaziale James Webb sta aiutando gli scienziati a studiare l’atmosfera superiore di Giove. Si tratta di una regione di grande interesse, perché rappresenta una vera e propria interfaccia tra il campo magnetico del pianeta e l’atmosfera sottostante. Qui, per esempio, si possono vedere gli spettacoli luminosi delle aurore polari.
In prossimità dell’equatore, l’atmosfera superiore di Giove è influenzata dalla luce solare in arrivo, che pur essendo solo il 4% di quella ricevuta dalla Terra, sembrerebbe essere molto meno omogenea del previsto. Lo hanno mostrato gli scienziati che hanno utilizzato lo strumento Near InfraRed Spectrograph (NIRSpec) del James Webb per osservare la regione sopra l’iconica Grande Macchia Rossa, ottenendo dati con dettagli senza precedenti.
Hanno così scoperto una varietà di strutture e caratteristiche complesse mai viste prima, rivelando che l’atmosfera del pianeta sopra e attorno a questa famigerata tempesta è sorprendentemente interessante e attiva.
La Grande Macchia Rossa di Giove è un’enorme tempesta anticiclonica presente nell’atmosfera superiore del gigante gassoso. Visibile come una macchia ovale di colore rosso, si stima sia attiva da almeno 350 anni, e con i suoi circa 16mila km di larghezza, è abbastanza grande da contenere tre Terre. I venti al suo interno possono raggiungere velocità di circa 432 km/h.
Le osservazioni di NIRSpec di questa tempesta risalgono al luglio 2022, e fanno quindi parte dei primi dati raccolti dal James Webb, parte dell’Early Release Science del telescopio. Mostrano la luce infrarossa emessa dalle molecole di idrogeno nella ionosfera di Giove, che si trovano a oltre 300 chilometri sopra le nuvole del temporale, dove la luce del Sole ionizza l’idrogeno e stimola l’emissione infrarossa.
Nell’immagine sottostante, ottenuta da dati NIRSpec nel vicino infrarosso, i colori più rossi mostrano l’emissione di idrogeno da queste alte altitudini nella ionosfera del pianeta. I colori più blu, invece, mostrano la luce infrarossa proveniente da altitudini inferiori, comprese le cime delle nuvole nell’atmosfera e la prominente Grande Macchia Rossa.
Utilizzando le capacità dell’unità di campo integrale dello strumento, gli scienziati hanno scoperto che l’atmosfera superiore entro questa regione ospita una varietà di strutture complesse, tra cui archi oscuri e punti luminosi, attraverso l’intero campo visivo. E sebbene la luce emessa da questa regione sia guidata dalla luce solare, il team suggerisce che debba esserci un altro meccanismo che altera la forma e la struttura dell’atmosfera superiore.
“Un modo in cui è possibile alterare questa struttura è attraverso le onde di gravità, simili alle onde che si infrangono su una spiaggia, creando increspature nella sabbia” ha spiegato Henrik Melin dell’Università di Leicester, leader dello studio. “Queste onde vengono generate in profondità nella turbolenta atmosfera inferiore, attorno alla Grande Macchia Rossa, e possono viaggiare in altitudine, modificando la struttura e le emissioni dell’atmosfera superiore”.
Il team spiega che queste onde atmosferiche possono essere osservate occasionalmente anche sulla Terra, tuttavia sono molto più deboli di quelle osservate su Giove da Webb.
La speranza dei ricercatori è quella di poter condurre ulteriori osservazioni Webb riguardo questi intricati schemi d’onda in futuro, per indagare su come le onde di gravità si muovono all’interno dell’atmosfera superiore del pianeta. E per migliorare la nostra comprensione del bilancio energetico di questa regione, e della sua evoluzione.
Questi risultati potrebbero essere interessanti anche per le osservazioni che effettuerà la sonda JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) dell’ESA, lanciata il 14 aprile 2023. JUICE effettuerà osservazioni dettagliate di Giove e delle sue tre grandi lune oceaniche, Ganimede, Callisto ed Europa, con una suite di telerilevamento, strumenti geofisici e in situ. La missione, tra le altre cose, esplorerà in profondità il complesso ambiente di Giove.
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L’articolo, pubblicato su Nature Astronomy, è reperibile qui.
