La danza dei mega cicloni

(ASI) – Come un coreografico balletto, gruppi ben ordinati di enormi cicloni grandi migliaia di chilometri piroettano nell’atmosfera attorno ai poli del pianeta Giove. A scoprirli è stato un gruppo internazionale di ricercatori guidato da Alberto Adriani dell’Istituto Nazionale di Astrofisica, a cui hanno partecipato altri colleghi dell’INAF, del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) e dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), grazie all’analisi delle immagini effettuate dal Consiglio Nazionale delle Ricerche e effettuate dallo strumento JIRAM (Jovian InfraRed Auroral Mapper) a bordo della sonda Juno della Nasa.

“Con le accuratissime riprese nell’infrarosso inviateci da JIRAM abbiamo scoperto, per la prima volta, la complessa danza dei vortici atmosferici in prossimità del polo nord e del polo sud di Giove” commenta Adriani, responsabile scientifico di JIRAM e primo autore dell’articolo appena pubblicato sulla rivista Nature che descrive la scoperta. “In particolare, esistono due cicloni che stazionano in corrispondenza di ciascun polo, circondati da strutture vorticose che fanno loro da corona”.

In prossimità del ciclone sul polo nord stazionano altri otto cicloni di uguali dimensioni, mentre cinque sono quelli dislocati intorno al ciclone situato sopra il polo sud. Le dimensioni di questi cicloni sono enormi, paragonabili a quelle del raggio del nostro pianeta: al nord possono raggiungere un diametro di 4 mila chilometri e al sud addirittura superare i 6 mila chilometri da un estremo all’altro. Anche le velocità dei venti all’interno di queste strutture atmosferiche sono notevoli e oscillano tra i 150 e i 350 chilometri orari.

“Nelle osservazioni ripetute, compiute in questi mesi da JIRAM, abbiamo notato una sostanziale stabilità della configurazione dei vortici polari su Giove – aggiunge Adriani –, tanto stabile da bloccare il movimento di quelle strutture cicloniche che si formano a latitudini più basse e tentano di muoversi verso i poli”.

Mai prima d’ora era stato possibile osservare le regioni polari del pianeta più grande del Sistema solare. La sonda Juno è riuscita in questo compito grazie al suo inserimento in un’orbita polare attorno a Giove e agli avanzati strumenti scientifici che porta a bordo, tra cui JIRAM, una sorta di “macchina fotografica” nell’infrarosso in grado di osservare sia le emissioni aurorali che quelle termiche del pianeta. “La realizzazione di questo strumento costituisce un importante successo tecnologico e scientifico per la comunità italiana ed è frutto dell’importante e determinante sforzo di coordinamento effettuato dall’ASI per consentire alla Leonardo S.p.A, industria che ha realizzato lo strumento, di lavorare in perfetta sinergia con l’Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali (IAPS) dell’INAF, a cui appartiene il responsabile scientifico”, aggiunge Angelo Olivieri, Responsabile di Programma ASI per JIRAM.

L’analisi dei dati dello strumento JIRAM è frutto anche di una collaborazione con ricercatori dell’Istituto di Scienze dell’atmosfera e del clima del Consiglio Nazionale delle Ricerche (ISAC-CNR), che hanno messo a disposizione del team di Adriani le loro competenze sull’atmosfera. “Lo sfruttamento delle conoscenze acquisite sull’atmosfera terrestre hanno permesso l’interpretazione dei dati acquisiti sulle regioni polari di Giove”, commenta Bianca Maria Dinelli, responsabile del team ISAC-CNR che partecipa a questo progetto.

Grazie ai dati raccolti dalla sonda Juno il gruppo di ricerca, guidato da Luciano Iess del Dipartimento di Ingegneria meccanica e aerospaziale della Sapienza con la collaborazione di Daniele Durante e Paolo Racioppa e di altri ricercatori di università e istituzioni scientifiche italiane e straniere, è riuscito a stabilire, in base alle misure della gravità del pianeta effettuate dalla sonda, che i venti si spingono alla profondità di circa 3000 km sotto il livello delle nubi.

I venti di Giove sono determinati dalle stesse leggi che regolano la circolazione atmosferica sulla Terra dove le zone di alta e bassa pressione, associate a diverse densità dell’atmosfera, forzano il movimento di grandi masse d’aria: più profondi sono i venti, maggiori sono le masse atmosferiche messe in movimento e maggiore è la variazione di gravità generata. Sono state proprio le variazioni di gravità associate alle diverse densità atmosferiche e velocità dei venti nei due emisferi (nord e sud) a fornire la chiave per esplorare le profondità del pianeta. Più profondi sono i flussi, maggiori sono le masse atmosferiche messe in movimento e maggiore è la variazione di gravità generata.

“Le misure assai precise della sonda Juno – spiega Luciano Iess – sono state rese possibili grazie a uno strumento di grandissima precisione che garantisce il collegamento radio con la sonda. Il Ka-band Translator (KaT) è stato realizzato da Thales Alenia Space Italia con il contributo dei ricercatori di Sapienza, e finanziato dell’Agenzia Spaziale Italiana. Il KaT permette di misurare la velocità della sonda con precisione straordinaria (fino a pochi millesimi di millimetro al secondo). Seguendo il moto di Juno nel suo passaggio sopra le nubi di Giove alla velocità di circa 70 km/s, siamo riusciti a determinare la struttura fine delcampo di gravità del pianeta e a sondare le profondità invisibili della sua atmosfera".

La danza dei mega cicloni