Qui sulla Terra, le radiazioni solari riscaldano l’atmosfera fino a quote molto elevate — perfino all’altitudine della Stazione Spaziale Internazionale, dove l’atmosfera si estende a formare una propaggine nota come esosfera. Il profilo termico che caratterizza gli strati esterni dell’atmosfera gioviana è straordinariamente simile a quello terrestre, nonostante il gigante gassoso sia cinque volte più lontano dal Sole. Da decenni gli astronomi hanno cercato senza successo di ricostruire i meccanismi che riscaldano l’atmosfera gioviana fino a temperature così elevate come quelle rilevate.
Analizzando i dati raccolti dal telescopio a infrarossi IRTF della NASA a Mauna Kea, nelle Hawaii, gli astronomi hanno misurato la temperatura a centinaia di chilometri dalla sommità delle nubi gioviane, riscontrando picchi di calore in corrispondenza della Grande Macchia Rossa. Le osservazioni sono state eseguite il 4 dicembre 2012 in una finestra di nove ore.
«Già da subito potevamo vedere che le temperature massime ad alta quota erano al di sopra della Grande Macchia Rossa, una strana coincidenza o un grande indizio?» commenta James O’Donoghue della Boston University e primo autore dell’articolo pubblicato su Nature.
A smascherare il punto caldo sono state le osservazioni dello ione idrogenonio, H3+. Misurando il flusso di radiazioni alle linee d’emissione dello ione, gli scienziati hanno potuto ottenere un profilo termico quasi globale a 600-1000 km dal livello di pressione atmosferica terrestre (1 bar). I dati mostrano che la temperatura 800 km al di sopra della Grande Macchia Rossa è pari a 1330 gradi centigradi.
Sono state seguite varie ipotesi per spiegare la natura di questo punto caldo. Una delle più promettenti era quella del trasferimento di energia dalle calde regioni aurorali; tuttavia, la rapida rotazione di Giove sul proprio asse (meno di dieci ore) genera delle forze di Coriolis abbastanza intense da intrappolare l’energia aurorale alle latitudini più elevate. Qui, le aurore forniscono 200 GW di potenza per emisfero, riscaldando le temperature dello spazio vicino fino a 730-1130 gradi centigradi.
I ricercatori si sono quindi concentrati sulla turbolenza generata dai venti all’interno della Grande Macchia Rossa. Secondo la ricostruzione operata dal gruppo, la Grande Macchia Rossa produrrebbe due famiglie di onde energetiche: le onde di gravità, paragonabili al movimento delle corde di una chitarra dopo essere state pizzicate, e le onde acustiche, prodotte dalla compressione di masse d’aria. Le collisioni di queste onde produrrebbero abbastanza calore da riscaldare l’atmosfera superiore.
Questo scenario è in accordo con le osservazioni di IRTF. Gli astronomi, infatti, hanno osservato un picco termico nelle regioni settentrionali della Grande Macchia Rossa, proprio dove i venti sono più rapidi. Visto lo spostamento di masse d’aria a ben 270 chilometri orari, la turbolenza generata è massima, e l’energia trasportata verticalmente in forma di calore risulta maggiore che nelle altre regioni della tempesta.
«Le temperature estremamente elevate osservate al di sopra della tempesta sono la prova inconfutabile di questo trasferimento di energia,» prosegue O’Donoghue. «Questa scoperta conferma che il riscaldamento su scala globale è una spiegazione plausibile per la ‘crisi energetica’, ovvero il problema per cui le temperature dell’atmosfera superiore risultano centinaia di gradi più elevate di quanto previsto modellando solo la luce solare».
Un processo simile è all’opera al di sopra delle Ande, e c’è il sospetto che possa avere un ruolo di primo piano anche in altri ambienti del Sistema Solare, in particolare oltre la fascia asteroidale che cinge l’orbita marziana.
A inizio mese, la sonda americana Juno ha iniziato la sua missione di 20 mesi in orbita attorno al gigante gassoso, completando una drammatica manovra di inserimento orbitale. Nelle prossime settimane, Juno inizierà la sua campagna scientifica, e a Ottobre si porterà sulla sua prima orbita operativa. Uno dei suoi obiettivi principali sarà proprio quello di far luce sulle dinamiche atmosferiche.
Per saperne di più:
- Leggi su Nature l’articolo “Heating of Jupiter’s upper atmosphere above the Great Red Spot” di J. O’Donoghue, L. Moore, T. S. Stallard e H. Melin
- Leggi lo Speciale Juno pubblicato su Coelum 202 di Luglio e Agosto.
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