Nel vorticoso baldacchino dell'atmosfera di Giove, le patch senza nuvole sono così eccezionali che quelle più grandi ottengono il nome speciale di "punti caldi". Esattamente come si formano queste radure e perché si trovano solo vicino all'equatore del pianeta sono stati a lungo misteri. Ora, usando le immagini del veicolo spaziale Cassini della NASA, gli scienziati hanno scoperto nuove prove che i punti caldi nell'atmosfera di Giove sono creati da un'onda di Rossby, un modello visto anche nell'atmosfera e negli oceani della Terra. Il team ha scoperto che l'onda responsabile dei punti caldi scivola su e giù attraverso gli strati dell'atmosfera come un cavallo da giostra in una giostra.
"Questa è la prima volta che qualcuno ha seguito da vicino la forma di più hot spot per un certo periodo di tempo, che è il modo migliore per apprezzare la natura dinamica di queste caratteristiche", ha detto l'autore principale dello studio, David Choi, un membro del Postdoctoral della NASA lavorando presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Md. Il documento è pubblicato online nel numero di aprile della rivista Icarus.
Choi e i suoi colleghi hanno realizzato film time-lapse da centinaia di osservazioni prese da Cassini durante il suo sorvolo di Giove alla fine del 2000, quando la navicella spaziale si avvicinò al pianeta. I film si ingrandiscono su una linea di punti caldi tra una delle cinture scure di Giove e le zone bianche luminose, circa 7 gradi a nord dell'equatore. Coprendo circa due mesi (all'epoca terrestre), lo studio esamina i cambiamenti giornalieri e settimanali delle dimensioni e delle forme dei punti caldi, ognuno dei quali copre in media più area del Nord America.
Gran parte di ciò che gli scienziati sanno sui punti caldi provenivano dalla missione Galileo della NASA, che ha rilasciato una sonda atmosferica che è scesa in un punto caldo nel 1995. Questa è stata la prima, e finora unica, indagine in loco dell'atmosfera di Giove.
"I dati della sonda di Galileo e una manciata di immagini orbitanti hanno suggerito i venti complessi che turbinano intorno e attraverso questi punti caldi e hanno sollevato dubbi sul fatto che fossero fondamentalmente onde, cicloni o qualcosa nel mezzo", ha detto Ashwin Vasavada, coautore ha sede presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, in California, e che era membro del team di imaging Cassini durante il flyby di Giove. "I fantastici film di Cassini ora mostrano l'intero ciclo di vita e l'evoluzione dei punti caldi in grande dettaglio."
Poiché i punti caldi sono interruzioni tra le nuvole, forniscono finestre su uno strato normalmente invisibile dell'atmosfera di Giove, probabilmente fino al livello in cui possono formarsi le nuvole d'acqua. Nelle immagini, i punti caldi appaiono ombreggiati, ma poiché gli strati più profondi sono più caldi, i punti caldi sono molto luminosi alle lunghezze d'onda dell'infrarosso in cui viene rilevato il calore; in effetti, è così che hanno ottenuto il loro nome.
Un'ipotesi è che si verificano punti caldi quando grandi correnti d'aria affondano nell'atmosfera e si riscaldano o si seccano nel processo. Ma la sorprendente regolarità dei punti caldi ha portato alcuni ricercatori a sospettare che sia coinvolta un'onda atmosferica. In genere, da 8 a 10 punti caldi si allineano, distanziati in modo uniformemente uniforme, con pennacchi bianchi densi di nuvole in mezzo. Questo schema potrebbe essere spiegato da un'onda che spinge verso il basso l'aria fredda, rompendo eventuali nuvole, e quindi trasporta l'aria calda verso l'alto, causando la pesante copertura nuvolosa vista nei pennacchi. La modellizzazione informatica ha rafforzato questa linea di ragionamento.
Dai film di Cassini, i ricercatori hanno mappato i venti dentro e intorno a ciascun punto caldo e pennacchio ed hanno esaminato le interazioni con i vortici che passano, oltre ai gyres o ai vortici a spirale, che si fondono con i punti caldi. Per separare questi movimenti dal flusso di jet in cui risiedono i punti caldi, gli scienziati hanno anche seguito i movimenti di piccole nuvole "scooter", simili ai cirri sulla Terra. Ciò ha fornito quella che potrebbe essere la prima misurazione diretta della velocità del vento reale del flusso del getto, che è stata registrata a circa 300-450 mph (da 500 a 720 chilometri all'ora) - molto più velocemente di quanto si pensasse in precedenza. I punti caldi si muovono al ritmo più piacevole di circa 225 mph (362 chilometri all'ora).
Prendendo in giro questi movimenti individuali, i ricercatori hanno visto che i movimenti dei punti caldi si adattano al modello di un'onda Rossby nell'atmosfera. Sulla Terra, le onde di Rossby svolgono un ruolo importante nel tempo. Ad esempio, quando un'esplosione di gelida aria artica si abbassa improvvisamente e congela i raccolti della Florida, un'onda di Rossby sta interagendo con il flusso del getto polare e lo sta mandando fuori dal suo corso tipico. L'onda viaggia intorno al nostro pianeta ma si sposta periodicamente verso nord e sud mentre procede.
L'onda responsabile dei punti caldi circonda anche il pianeta da ovest a est, ma invece di vagare a nord e a sud, scivola su e giù nell'atmosfera. I ricercatori stimano che questa ondata possa salire e scendere da 15 a 30 miglia (da 24 a 50 chilometri) di altitudine.
Le nuove scoperte dovrebbero aiutare i ricercatori a capire quanto le osservazioni restituite dalla sonda Galileo si estendano al resto dell'atmosfera di Giove. "E questo è un altro passo nel rispondere a più delle domande che ancora circondano i punti caldi di Giove", ha detto Choi.
