La fisica oceanica spiega gli incredibili cicloni su Giove

A sfrecciare intorno a Giove e alle sue 79 lune c’è la navicella spaziale Juno, un satellite della NASA che invia le immagini del pianeta più grande del nostro sistema solare ai ricercatori sulla Terra.

Le immagini dei cicloni polari su Giove consentono agli scienziati di studiare le forze che li guidano

Queste fotografie hanno fornito agli oceanografi materiale di prima mano per un nuovo studio pubblicato sulla rivista Nature Physics che descrive la ricca turbolenza ai poli di Giove e le forze fisiche che guidano i grandi cicloni.

L’autrice principale Lia Siegelman, oceanografa fisica e studiosa post-dottorato presso la Scripps Institution of Oceanography dell’Università della California a San Diego, ha deciso di proseguire la ricerca dopo aver notato che i cicloni al polo di Giove sembrano condividere somiglianze con i vortici oceanici che ha studiato durante il suo periodo come studentessa di dottorato. Utilizzando una serie di queste immagini e principi utilizzati nella fluidodinamica geofisica, Siegelman e colleghi hanno fornito prove di un’ipotesi di lunga data che la convezione umida – quando si alza aria più calda e meno densa – guida questi cicloni.

“Quando ho visto la ricchezza della turbolenza attorno ai cicloni gioviani con tutti i filamenti e i vortici più piccoli, mi ha ricordato la turbolenza che si vede nell’oceano attorno ai vortici”, ha detto Siegelman. “Questi sono particolarmente evidenti sulle immagini satellitari ad alta risoluzione delle fioriture di plancton, ad esempio”.

Siegelman afferma che la comprensione del sistema energetico di Giove, una scala molto più grande di quella terrestre, potrebbe anche aiutarci a comprendere i meccanismi fisici in gioco sul nostro pianeta, evidenziando alcune rotte energetiche che potrebbero esistere anche sulla Terra.

“Essere in grado di studiare un pianeta così lontano e trovare la fisica che si applica lì è affascinante”, ha detto. “Si pone la domanda, questi processi valgono anche per il nostro punto blu?”

Juno è la prima navicella spaziale a catturare immagini dei poli di Giove; i satelliti precedenti orbitavano attorno alla regione equatoriale del pianeta, fornendo vedute della famosa Macchia Rossa del pianeta.

Juno è dotato di due sistemi di telecamere, uno per le immagini in luce visibile e un altro che cattura le firme di calore utilizzando il Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM), uno strumento sulla navicella spaziale Juno supportato dall’Agenzia Spaziale Italiana.

Siegelman e colleghi hanno analizzato una serie di immagini a infrarossi che hanno catturato la regione polare nord di Giove, e in particolare l’ammasso di vortici polari. Dalle immagini, i ricercatori potrebbero calcolare la velocità e la direzione del vento monitorando il movimento delle nuvole tra le immagini.

Successivamente, il team ha interpretato le immagini a infrarossi in termini di spessore delle nuvole. Le regioni calde corrispondono a nuvole sottili, dove è possibile vedere più in profondità nell’atmosfera di Giove. Le regioni fredde rappresentano una fitta copertura nuvolosa, che ricopre l’atmosfera di Giove.

Questi risultati hanno fornito ai ricercatori indizi sull’energia del sistema. Poiché le nuvole gioviane si formano quando l’aria più calda e meno densa sale, i ricercatori hanno scoperto che l’aria che sale rapidamente all’interno delle nuvole agisce come una fonte di energia che alimenta scale più grandi fino ai grandi cicloni circumpolari e polari.

Giunone è arrivata per la prima volta al sistema gioviano nel 2016, fornendo agli scienziati il ​​primo sguardo a questi grandi cicloni polari, che hanno un raggio di circa 1.000 chilometri o 620 miglia. Ci sono otto di questi cicloni che si verificano al polo nord di Giove e cinque al suo polo sud. Queste tempeste sono presenti da quella prima vista cinque anni fa. Gli scienziati non sono sicuri di come abbiano avuto origine o per quanto tempo abbiano circolato, ma ora sanno che la convezione umida è ciò che li sostiene. I ricercatori hanno ipotizzato per la prima volta questo trasferimento di energia dopo aver osservato i fulmini nelle tempeste su Giove.

Giunone continuerà a orbitare attorno a Giove fino al 2025, fornendo ai ricercatori e al pubblico nuove immagini del pianeta e del suo vasto sistema lunare.