Un brillamento inatteso sulla superficie di Giove

[Scolari]

Il fenomeno si manifesta con un punto molto luminoso seguito da altri punti di aurora, tipicamente localizzati contro corrente rispetto al flusso di particelle cariche che si muove intorno al pianeta.

Gli scienziati di una collaborazione tra l’università di Colonia è l’università di Liegi hanno osservato, grazie alle immagini del telescopio spaziale Hubble, un inatteso punto luminoso sulla superficie di Giove causato dal satellite Io. Oltre a ospitare la più spettacolare attività vulcanica del sistema solare, Io è infatti l’origine di aurore sul pianeta gigante che sono molto simili a quelle boreali che si osservano sulla Terra in corrispondenza del Polo Nord.
Grazie a precedenti studi, i ricercatori hanno trovato che il fenomeno si manifesta con un punto molto luminoso seguito da altri punti di aurora. Questi ultimi tipicamente sono localizzati a valle rispetto al flusso di particelle cariche che si muove intorno al pianeta. Ora i planetologi belgi e tedeschi hanno scoperto invece un punto luminoso che si trova a monte rispetto al punto principale.

"In precedenza potevamo osservare solo eventi luminosi a valle ma finora sono state studiate soltanto metà delle configurazioni di Io nel campo magnetico di Giove”, ha spiegato Bertrand Bonfond, dell’Università di Liegi. "Attualmente abbiamo invece un quadro completo i risultati sono sorprendenti poiché nessuna teoria aveva previsto brillamenti a monte."

Come una roccia in un ruscello, Io si trova investito dal flusso di particelle cariche o plasma che circonda Giove. Quando interrompe il flusso, l’attività vulcanica della luna genera potenti onde di plasma che portano fiotti di elettroni nell’atmosfera di Giove, creando le luci di aurora.

L’osservazione di un punto di illuminazione a monte mette in questione tutti i precedenti modelli, per lasciare il posto a una nuova teoria in cui i fasci di elettroni viaggiano da un emisfero all’altro.



Uno sguardo nell'atmosfera di Giove

E' dominata da un sistema di flussi a getto alternati di materiale gassoso, che distribuiscono le nubi in anelli chiari e scuri, seguendo una dinamica ancora inspiegata.
Alla fine del mese di marzo del 2007 gli scienziati di tutto il mondo osservarono con sorpresa un raro evento nell’atmosfera di Giove: una perturbazione di dimensioni giganti si verificò tra le sue nubi e due tempeste di colore molto chiaro fecero la loro comparsa alle medie latitudini nell’emisfero settentrionale, dove i flussi di gas potevano arrivare a velocità di circa 600 chilometri all’ora.
L’atmosfera del gigante gassoso è in perenne stato di agitazione: la circolazione atmosferica è dominata da un sistema di flussi a getto di materiale gassoso, alternati per latitudine, che distribuiscono le loro nubi in anelli chiari e scuri paralleli all’equatore, seguendo una dinamica che non è ancora stata spiegata.

Le tempeste si muovono con la massima velocità del getto, più di 600 chilometri all’ora, creando disturbi e generando una colonna di turbolenza di nubi che poi circolano sull’intero pianeta.

La ricerca su queste due inusuali tempeste (le precedenti furono osservate nel 1975 e nel 1990) e della reazione dei flussi a getto, condotta da un gruppo internazionale coordinato da Agustín Sánchez-Lavega, della Higher Technical School of Engineering dell’università dei Paesi Baschi (UPV/EHU), fornisce un’idea più precisa dell’origine di queste correnti e probabilmente consente anche di avere un’idea più chiara della meteorologia terrestre.

Il gruppo, costituito da ricercatori dell’UPV/EHU, della Fundación Observatorio Esteve Durán di Barcellona e di istituti statunitensi come il Jet Propulsion Laboratory della NASA e le Università della California a Berkeley e dell’Arizona, ha monitorato l’evento con una risoluzione spaziale e temporale senza precedenti.

Secondo le conclusioni dello studio, pubblicato sull’ultimo numero della rivista “Science” le tempeste molto chiare si sarebbero formate tra le più profonde nubi di acqua del pianeta, che si proiettano verso l’alto con grande energia e iniettando una miscela di ghiaccio di ammoniaca fino a una quota di 30 chilometri oltre le nubi visibili.

Sorprendentemente, e a dispetto dell’enorme quantità di energia liberata dalle tempeste e dalla miscela e dalle turbolenze generate di conseguenza, le correnti a getto rimanevano praticamente ferme durante tutta questa perturbazione. Grazie a modelli al computer dell’evoluzione del fenomeno, si è potuto stabilire che i flussi si proiettano più in profondità nell’atmosfera di Giove, a più di 100 chilometri al di sotto del livello delle nubi visibili, dove la luce del Sole non può penetrare.

Questa circostanza è in accordo con le conclusioni delle rilevazioni della sonda Galileo che penetrò nell’atmosfera di Giove nel dicembre del 1995.



Giove e le comunicazioni terrestri

Una nuova teoria permetterà più accurate previsioni del rischio di malfunzionamento dei satelliti a causa di ondate di particelle ad alta energia.
Utilizzando i dati raccolti dalla sonda Galileo, i ricercatori del British Antarctic rvey e dell'Università della California a Los Angeles hanno scoperto che uno specifico tipo di onde radio a bassa frequenza è in grado di accelerare ad altissima energia gli elettroni del campo magnetico di Giove.
"Tempo fa avevamo ipotizzato che le onde radio di bassa frequenza possano accelerare gli elettroni del campo magnetico terrestre. Ora, mostrando che la teoria funziona esattamente allo stesso modo su Giove, dove il campo magnetico ha una intensità 20.000 volte superiore e la composizione dell'atmosfera è molto differente, abbiamo la dimostrazione conclusiva della validità della teoria", ha affermato Richard Horne, che ha diretto la ricerca e firma un articolo in proposito sull'ultimo numero di "Nature Physics".

Secondo i ricercatori, su Giove le onde radio sarebbero alimentate, attraverso un complesso gioco di interazioni, dall'energia proveniente dai vulcani sul satellite Io, le cui emissioni gassose subiscono un intenso processo di ionizzazione, in combinazione con gli effetti della rapidissima rotazione del pianeta su tali gas. Le onde radio accelerano poi gli elettroni grazie un processo noto come girorisonanza o girosincrotrone, nel quale gli elettroni del campo magnetico spiraleggiano attorno al campo magnetico con la stessa frequenza delle onde radio, a circa 3kHz.

La comprensione del modo in cui gli elettroni vengono accelerati potrà aiutare gli scienziati a ottenere migliori previsioni sui momenti di maggior rischio per i satelliti artificiali di venire danneggiati da ondate di particelle ad alta energia e ridurre quindi i danni conseguenti a eventuali malfunzionamenti.

La teoria permette inoltre di dar conto di un fenomeno caratteristico di Giove che finora non era stato ben compreso. "Una volta che gli elettroni sono accelerati vengono trasportati più vicino al pianeta ed emettono radiazione di sincrotrone verso lo spazio interplanetario. La nostra teoria fornisce l'anello mancante per spiegare questa radiazione di grande intensità proveniente da Giove, scoperta per la prima volta 50 anni fa", ha concluso Horne.

Lescienze

[Scolari]

Giove, il più grande dei pianeti del Sistema Solare, è da considerare una stella mancata in quanto è un pianeta gassoso composto soprattutto da idrogeno ed elio. La contrazione gravitazionale che porterebbe le regioni centrali alle temperature necessarie alla fusione dell'idrogeno, e quindi alla nascita di una stella, non può avvenire perché la sua massa è troppo piccola.

Un plasma è un gas costituito da elettroni e ioni ti positivamente; un plasma denso e caldo può predominare in alcuni strati del sole, nei nuclei di grandi pianeti e forse della Terra, è più denso dell'acqua e ben più denso di altri tipi di plasmi. Secondo Pravesh Patel del laboratorio nazionale del Lawrence Livermore nella California, il plasma denso caldo è una fase misteriosa della materia; può avere comportamenti complessi, ma non essendo possibile averne una quantità apprezzabile da misurare, nessuno conosce quali siano i reali comportamenti e i pochi modelli teorici differiscono molto fra loro.

In passato si era cercato di produrre il plasma di Giove bombardando con brevi impulsi laser delle superfici solide, però, in questo modo, la temperatura del plasma non è omogenea ed il laser non può penetrare che qualche decina di nanometri. Se si usano fasci di particelle si ottiene un riscaldamento più veloce ed omogeneo che con il laser, ma non si riesce ad arrivare alle temperature desiderate perché il campione esplode prima.

In uno studio pubblicato dalla rivista “Physical Review Letters”, un team di ricercatori descrive un nuovo metodo che consiste nel bombardare un foglio d'alluminio con un raggio di protoni per creare una massa di plasma caldo e denso. Tale tecnica era stata sviluppata a Livermore per altri scopi: un impulso laser intenso e corto colpisce un foglio sottile di una lamina di alluminio, che libera dei protoni ad alta energia dalla superficie posteriore, questi protoni colpiscono un'altra superficie d'alluminio e s un'enorme quantità di energia in pochi picosecondi. Prima di esplodere la seconda pellicola di alluminio arriva a riscaldarsi a decine di migliaia di gradi rimanendo, per pochi secondi, alla densità voluta e necessaria perché possa essere misurato l'assorbimento di luce e le emissioni ottiche del plasma.

Ecplanet