Per secoli, gli astronomi hanno osservato la superficie vorticosa di Giove e sono rimasti stupiti e sconcertati dal suo aspetto. Il mistero si è approfondito solo quando, nel 1995, il Galileo l'astronave raggiunse Giove e iniziò a studiare in profondità la sua atmosfera. Da quel momento, gli astronomi si sono perplessi sulle sue bande colorate e si sono chiesti se sono solo un fenomeno di superficie o qualcosa che va più in profondità.
Grazie al Juno i veicoli spaziali, che orbitano attorno a Giove dal luglio 2016, gli scienziati sono ora molto più vicini a rispondere a questa domanda. La scorsa settimana sono stati pubblicati tre nuovi studi basati su Juno dati che presentavano nuove scoperte sul campo magnetico di Giove, sulla sua rotazione interna e sulla profondità delle sue cinture. Tutti questi risultati stanno rivedendo ciò che gli scienziati pensano dell'atmosfera di Giove e dei suoi strati interni.
Gli studi erano intitolati "Misura del campo di gravità asimmetrico di Giove", "I flussi di getto atmosferici di Giove si estendono per migliaia di chilometri di profondità" e "Una soppressione della rotazione differenziale nel profondo interno di Giove", tutti pubblicati in Natura il 7 marzo 2018. Gli studi sono stati condotti dal Prof. Luciano Iess dell'Università Sapienza di Roma, il secondo dal Prof. Yohai Kaspi e il Dr. Eli Galanti del Weizmann Institute of Science, e il terzo dal Prof. Tristan Guillot del Osservatorio della Costa Azzurra.
Lo sforzo di ricerca è stato condotto da Professo Kaspi e dal Dr. Galanti, che oltre ad essere gli autori principali del secondo studio erano coautori degli altri due. La coppia si sta preparando per questa analisi anche prima Juno lanciato nel 2011, durante il quale hanno costruito strumenti matematici per analizzare i dati del campo gravitazionale e ottenere una migliore comprensione dell'atmosfera di Giove e delle sue dinamiche.
Tutti e tre gli studi erano basati sui dati raccolti da Juno mentre passava da uno dei poli di Giove all'altro ogni 53 giorni - una manovra nota come "perijove". Ad ogni passaggio, la sonda utilizzava la sua suite avanzata di strumenti per scrutare sotto gli strati superficiali dell'atmosfera. Inoltre, le onde radio emesse dalla sonda sono state misurate per determinare come sono state spostate dal campo gravitazionale del pianeta ad ogni orbita.
Come gli astronomi hanno capito da tempo, i getti di Giove scorrono in bande da est a ovest e da ovest a est. Nel processo, interrompono la distribuzione uniforme della massa sul pianeta. Misurando i cambiamenti nel campo di gravità del pianeta (e quindi questo squilibrio di massa), gli strumenti analitici del Dr. Kaspi e del Dr. Galanti sono stati in grado di calcolare quanto in profondità si estendono le tempeste sotto la superficie e quali sono le dinamiche interne.
Soprattutto, il team si aspettava di trovare anomalie a causa del modo in cui il pianeta si discosta dall'essere una sfera perfetta, il che è dovuto al modo in cui la sua rapida rotazione lo schiaccia leggermente. Tuttavia, hanno anche cercato ulteriori anomalie che potrebbero essere spiegate a causa della presenza di forti venti nell'atmosfera.
Nel primo studio, il dott. Iess e i suoi colleghi hanno usato il tracciamento Doppler preciso del Juno veicolo spaziale per condurre misurazioni delle armoniche di gravità di Giove - sia pari che dispari. Ciò che hanno determinato è stato che il campo magnetico di Giove ha un'asimmetria nord-sud, che è indicativa dei flussi interni nell'atmosfera.
L'analisi di questa asimmetria è stata seguita nel secondo studio, in cui il Dr. Kaspi, il Dr. Galanti e i loro colleghi hanno usato le variazioni nel campo di gravità del pianeta per calcolare la profondità dei flussi di jet est-ovest di Giove. Misurando come questi getti causino uno squilibrio nel campo gravitazionale di Giove e persino distruggano la massa del pianeta, hanno concluso che si estendono fino a una profondità di 3000 km (1864 mi).
Da tutto ciò, il Prof. Guillot e i suoi colleghi hanno condotto il terzo studio, in cui hanno utilizzato i risultati precedenti sul campo gravitazionale del pianeta e sui flussi di jet e hanno confrontato i risultati con le previsioni dei modelli interni. Da questo, hanno determinato che l'interno del pianeta ruota quasi come un corpo rigido e che la rotazione differenziale diminuisce più in basso.
Inoltre, hanno scoperto che le zone di flusso atmosferico si estendevano fino a una profondità compresa tra 2.000 km (1243 mi) e 3.500 km (2175 mi), il che era coerente con i vincoli ottenuti dalle strane armoniche gravitazionali. Questa profondità corrisponde anche al punto in cui la conduttività elettrica diventerebbe abbastanza grande da trascinare la rotazione differenziale dalla resistenza magnetica.
Sulla base delle loro scoperte, il team ha anche calcolato che l'atmosfera di Giove costituisce l'1% della sua massa totale. Per fare un confronto, l'atmosfera terrestre è inferiore a un milionesimo della sua massa totale. Tuttavia, come ha spiegato il Dr. Kaspi nel comunicato stampa dell'Istituto Weizzmann, questo è stato piuttosto sorprendente:
“Questo è molto più di quanto si pensasse e più di ciò che è stato conosciuto da altri pianeti nel Sistema Solare. Questa è fondamentalmente una massa pari a tre terre che si muovono a velocità di decine di metri al secondo. "
Tutto sommato, questi studi hanno gettato nuova luce sulla dinamica atmosferica e sulla struttura interna di Giove. Al momento, l'argomento di ciò che risiede nel nucleo di Giove rimane irrisolto. Ma i ricercatori sperano di analizzare ulteriori misurazioni effettuate da Juno per vedere se Giove ha un nucleo solido e (in tal caso) determinare la sua massa. Questo a sua volta aiuterà gli astronomi a imparare molto sulla storia e sulla formazione del Sistema Solare.
Inoltre, Kaspi e Galanti stanno cercando di utilizzare alcuni degli stessi metodi che hanno sviluppato per caratterizzare i flussi di jet di Giove per affrontare la sua caratteristica più iconica: la Grande Macchia Rossa di Giove. Oltre a determinare la profondità di questa tempesta, sperano anche di capire perché questa tempesta si è protratta per così tanti secoli e perché si è notevolmente ridotta negli ultimi anni.
La missione di Giunone dovrebbe concludersi nel luglio del 2018. Salvo eventuali estensioni, la sonda condurrà un deorbit controllato nell'atmosfera di Giove dopo aver condotto il perijove 14. Tuttavia, anche al termine della missione, gli scienziati analizzeranno i dati raccolti per gli anni a venire. Ciò che questo rivela sul più grande pianeta del Sistema Solare farà anche molto per informare la comprensione del Sistema Solare.
