Da diversi anni c'è un grande mistero riguardo a Giove: la sua stratosfera, cioè la parte più alta dell'atmosfera, è particolarmente ricca di acqua. Non si è mai capito bene perché e da dove provenisse ma ora l'osservatorio spaziale ad infrarossi Herschel, della ESA, è riuscito a risolvere il mistero fornendo prove decisive che collegano l'acqua della stratosfera con l'impatto della gigantesca cometa Shoekmaker-Levy 9, nel Luglio 1994. Durante la collisione, durata una settimana intera, una fila di 21 frammenti cometari impattarono l'emisfero sud di Giove, lasciando grandi segni scuri che persistettero per diverse settimane.
Questo drammatico evento fu la prima osservazione diretta di una collisione extraterrestre nel Sistema Solare. Fu seguita su tutto il pianeta da astronomi professionali e amatoriali con tantissimi telescopi puntati verso Giove, tra cui anche il Hubble Space Telescope, della NASA ed ESA.
A proposito dell'ESA, nel 1995 fu lanciato il ISO (Infrared Space Observatory) e fu il primo a rilevare e studiare la presenza di tanta acqua nell'atmosfera superiore del gigante gassoso. Si speculo già da allora che si poteva trattare dell'acqua portata dalla cometa Shoekmaker-Levy 9, ma mancavano delle prove dirette per collegare i due eventi.
Nel tempo gli scienziati hanno continuato a lavorare al mistero e sono riusciti, per esempio, ad escludere la possibilità che si trattasse di una fonte interna, come acqua che saliva dalle profondità dell'atmosfera. I calcoli rilevarono presto che il vapore acqueo non sarebbe mai riuscito a passare attraverso la "trappola fredda" che separa la stratosfera, che è lo strato atmosferico visibile, dalla troposfera che è subito sotto.
E così, l'acqua nella stratosfera di Giove doveva essere per forza arrivata da fuori. Ma riuscire a determinare con assoluta certezza la sua origine ha dovuto attendere ben 15 anni, fino all'arrivo di Herschel, con la sua visione infrarossa molto superiore ai sui predecessori, che ha mappato in dettaglio la distribuzione dell'acqua sia in verticale che in orizzontale.
Le osservazioni di Herschel hanno scoperto che c'era da 2 a 3 volte più acqua nell'emisfero sud di Giove rispetto all'emisfero nord, con la maggior parte dell'acqua ancora concentrata intorno ai posti dove impattò la cometa nel 1994. Inoltre, si trovava esclusivamente nelle zone più alte dell'atmosfera.
"Soltanto Herschel è riuscito a fornirci la sensitività spettrale necessaria per trovare l'anello mancante riguardo all'acqua nell'atmosfera di Giove e la cometa Shoemaker-Levy 9" ha speigato Thibault Cavalié del Laboratorio d'Astrofisica di Bordeaux, autore principale della ricerca pubblicata sulla rivista scientifica "Astronomy and Astrophysics."
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Acqua nell'atmosfera di Giove, vista dalla camera infrarossa di Herschel. Credit: ESA
"Secondo i nostri modelli, fino a 95% dell'acqua nella stratosfera di Giove è dovuta all'impatto della cometa Shoemaker-Levy 9".
Un'altra fonte possibile sarebbe la continua pioggia di piccole particelle di polvere interplanetaria. Ma, se così fosse, l'acqua dovrebbe essere distribuita uniformemente lungo tutto il pianeta e sarebbe filtrata fino ad altitudini più basse.
Un'altra idea riguarda le lune ghiacciate di Giove, che sono ricchissime in acqua e potrebbero rilasciare molecole di acqua che poi finiscono nell'atmosfera attraverso un gigantesco toro, come succede nel caso di Encelado e Saturno, ma anche questo è stato escluso. Nessuna delle grandi lune di Giove si trova nella posizione orbitale giusta per riuscire a spedire abbastanza acqua dove la osserviamo.
Un'ultima cosa da escludere riguardava i recenti piccoli impatti che sono avvenuti tra il 2009 ed il 2010, e sono stati scoperti da astronomi amatoriali. I luoghi degli impatti non mostrano anomalie notevoli. Quindi, l'unico colpevole possibile rimasto è la cometa Shoemaker-Levy 9. "Tutti e 4 i pianeti giganti del Sistema Solare hanno molta acqua nelle loro atmosfere, ma potrebbero esserci quattro diverse spiegazioni per ognuno di loro." ha spiegato il Dr. Cavalié. "Per Giove, è chiaro che la cometa Shoemaker-Levy 9 è di gran lunga la fonte dominante, anche se altre sorgenti esterne potrebbero aver anch'esse contribuito."
"Grazie alle osservazioni fatte con Herschel, siamo adesso riusciti a collegare un preciso evento di impatto cometario, uno che è stato seguito ed analizzato in tempo reale mentre succedeva ed è rimasto impresso nell'immaginario collettivo, all'origine dell'acqua nell'atmosfera di Giove, risolvendo così finalmente un mistero durato quasi due decenni." ha aggiunto Goran Pilbratt, progettista della missione Herschel, della ESA.
Grazie alla dedizione degli astronomi non professionisti sono stati osservati tre impatti di oggetti molto piccoli, circa 10 metri, disintegrati a una temperatura di circa 10,000°C nell'atmosfera di Giove
Tre colpacci, per gli astrofili che hanno ripreso tre collisioni di meteore negli ultimi tre anni su Giove, appena presentate all'European Planetary Science Congress di Londra. Nel nostro Sistema solare ci sono numerosi oggetti come asteroidi e comete e Giove, molto più grande della Terra, viene più spesso colpito da essi, con scontri che si verificano a una velocità di 60 chilometri al secondo. Come ha spiegato a Londra Ricardo Hueso dell'Università dei Paesi Baschi, "la nostra analisi mostra che Giove potrebbe essere colpito da oggetti dal diametro di 10 metri dalle 12 alle 60 volte l'anno. Circa 100 volte in più rispetto alla Terra". Lo studio, portato avanti appunto in collaborazione con astronomi amatoriali, include anche simulazioni degli oggetti che entrano nell'atmosfera di Giove e che si disintegrano alla temperatura di 10mila gradi centigradi e osservazioni realizzate con il telescopio della NASA Hubble e il Very Large Telescope dell'ESO, immediatamente dopo gli impatti. Nel caso di questi tre impatti, però, né Hubble né VLT sono riusciti a trovare tracce degli oggetti caduti, che evidentemente erano di piccole dimensioni. Dobbiamo quindi accontentarci delle immagini riprese dagli astrofili, poi analizzate dai ricercatori baschi. Questi tre impatti sono stati osservati rispettivamente da A. Wesley e C. Go in Australia e nelle Filippine nel giugno 2010 (il primo a sinistra); da tre astrofili giapponesi nell'agosto dello stesso anno (al centro); e da G. Hall negli Stati Uniti nel Settembre 2012.
Illustrazione di come dovreste poter vedere Giove, le tre lune e le tre ombre sulle sue nuvole, intorno alle ore 4 a.m. (3 a.m. GMT) del 12 Ottobre 2013. Credit: Claude Duplessis Meridian software
Qualsiasi appuntamento avevate preso per le 4 di mattina di questo sabato, consideratelo annullato e correte a preparare il vostro telescopio (o a trovare qualche associazione di astrofili vicino a voi) perché questo fine settimana potrete assistere ad uno spettacolo rarissimo veramente da brividi! Per circa un'ora, tre delle lune di Giove, Io, Europa e Callisto, si vedranno insieme mentre transitano davanti a Giove e si vedranno bene tutte e tre le loro ombre sul pianeta, insieme alla Grande Macchia Rossa. L'ultima volta che è successo è stato il 28 Marzo 2004.
Vedere Giove e le sue lune è sempre qualcosa di straordinario perché le lune si muovono ognuna ad una velocità diversa, in base alla propria distanza dal pianeta, e questo offre ogni notte una configurazione diversa del loro transito. Alcune notti può capitare di poter vedere tutte e quattro le grandi lune medicee (Io, Europa, Ganimede e Callisto) mentre sono alla sinistra di Giove, altre volte a destra. Altre volte invece magari si vedono solo due o tre mentre altre sono nascoste dal pianeta. Ed occasionalmente si può anche intravedere l'ombra di qualche luna, gettata sulle nuvole del gigante gassoso.
Noi chiamiamo questo spettacolo delle ombre come transito, ma per qualcuno sulla superficie di Giove, sarebbe un'eclissi solare.
Questo straordinario video ripreso dal Hubble Space Telescope, mostra un raro evento: una tripla eclissi, in cui tre delle più grosse lune di Giove passano davanti alla sua faccia: Io, Ganimede e Callisto. I cerchi neri sono le ombre gettate dalle lune. Un simile evento capita soltanto 1 volta o massimo due ogni decennio, perché le tre lune hanno diverse velocità di rotazione. Callisto è la più lenta delle tre, e anche la più esterna e raramente si vede insieme a Io che è la luna più interna tra queste.
I colori pastello di Giove sono dati dall'osservazione nel vicino infrarosso. Gli astronomi hanno combinato immagini prese a diverse lunghezze dell'infrarosso per ottenere specifici colori. L'immagine mostra la luce solare riflessa dalle nubi di Giove. Nel vicino infrarosso, il gas metano dell'atmosfera limita la penetrazione della luce solare, e questo fa si che ci siano diverse colori in base all'altitudine. Studiare le nuvole in vicino infrarosso è molto utile per gli scienziati perché li aiuta a capire come sono fatti i vari strati di nuvole. I colori gialli indicano le nubi alte; i colori rossi sono un po più basse mentre i colori blue indicano le nuvole più basse in assoluto. Il colore verde vicino ai poli riguarda un alone molto alto e sottile presente nell'atmosfera. I colori blu di Ganimede provengono dal ghiaccio d'acqua della sua superficie che assorbe la luce in maniera differente. Il colore bianco di Io proviene dal riflesso sul zolfo luminoso proveniente dai suoi vulcani.
Animazione delle risonanze presenti tra le lune di Giove: Ganimede, Europa ed Io. Gli stessi principi della risonanza 2:1 di questo esempio valgono anche per Kepler-18c e Kepler-18d. Credit: wikimedia
Il transito si vedrà bene sulla costa Est degli USA, su tutta l'Europa, sull'Africa e nelle regioni più a Ovest dell'Asia. Ecco l'orario italiano a cui dovrebbero comparire le ombre:
* Ombra di Callisto - dalle ore 04:12 del 12 Ottobre. * Ombra di Europa - dalle ore 04:24 * Ombra di Io - dalle ore 5:32 TRANSITO TRIPLO DALLE ORE 5:32 alle 6:37 !!! * Uscita di scena di Callisto - 6:37 * Uscita di scena di Europa - 7:01 * Uscita di scena di Io - 8:44
Se siete sfortunati e per qualche ragione non riuscite a vedere questo evento, niente panico, c'è un nuovo transito triplo di 95 minuti l'anno prossimo, il 3 Giugno 2014, con Europa, Ganimede e Callisto, ed un transito triplo di 25 minuti il 24 Gennaio 2015, con Io, Europa e Callisto. Ma dopo di questi, dovrete aspettare fino al 2032 per un nuovo transito triplo.
Se scattate fotografie del transito, mandatecele e le pubblicheremmo! Ci trovate alla mail : link4universe@gmail.com oppure alla pagina facebook del sito (dove potete anche seguirci per tutte le più recenti novità e tante foto spettacolari) : facebook.com/Link2Universe
Grande quasi 3 volte la Terra, la Grande Macchia Rossa è sicuramente la più grande ed iconica tempesta dell'intero Sistema Solare! Ma oltre ad essere così spettacolare è anche piena di misteri. Una cosa che per anni gli scienziati non capivano è come mai non si disperdesse. In base ai modelli di fluidodinamica usati, la tempesta sarebbe dovuta essere morta già secoli fa, invece è ancora in piena forza! Da dove ottiene tutta questa continua energia? Un nuovo lavoro pubblicato da poco da Pedram Hassanzadeh, ricercatore della Harvard University e Phillip Marcus, professore di fluido-dinamica presso l'Università della California, Berkeley, potrebbe finalmente risolvere questo enigma.
In base alle nostre attuali teorie, la Grande Macchia Rossa si sarebbe dovuta disperdere dopo alcuni decenni. Invece, dura da centinaia di anni" ha spiegato Hassanzadeh. Molti processi contribuiscono normalmente a dissipare vortici come la Grande Macchia Rossa; in particolar modo le onde e turbolenze intorno dovrebbero consumare molta dell'energia dei venti. A questo si aggiunge il fatto che il vortice perde energia anche tramite la dissipazione del calore e che l'intera tempesta si trova in mezzo a due flussi in direzione opposta e questo dovrebbe farla rallentare.
Alcuni ricercatori hanno ipotizzato che la Grande Macchia Rossa potesse consumare vortici più piccoli per restare viva. "Alcuni modelli computerizzati mostrano che grandi vortici potrebbero vivere di più se continuassero a divorare vortici più piccoli, ma questo non avviene abbastanza spesso da spiegare la longevità della Grande Macchia Rossa." ha spiegato Marcus.
Per indagare intorno a questo mistero, Hassanzadeh e Marcus hanno costruito un loro modello. a differenza di quelli esistenti era interamente 3D ed aveva una risoluzione molto più alta. Molti modelli precedenti si concentravano soltanto sui venti orizzontali, dove la maggior parte dell'energia risiede. I vortici però hanno anche strutture verticali, anche se viene coinvolta molta meno energia. "Nel passato, i ricercatori hanno o ignorato i flussi verticali pensando che non fossero molto importanti, o hanno usato equazioni più semplici perché erano troppo difficili da modellare." ha spiegato Hassanzadeh.
Eppure il movimento verticale ha la chiave per capire la persistenza della Grande Macchia Rossa. Man mano che il vortice perde energia, il flusso verticale trasporta i gas caldi da sopra ed i gas freddi da sotto al vortice, portandoli al centro, dove viene così recuperata parte dell'energia persa.
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La Piccola Macchia Rossa di Giove, visibile qui al centro, distorce e "divora" un'altra più piccola tempesta che passa troppo vicino. Notate anche il passaggio distorto della tempesta ancora più sotto e delle nuvole intorno. Mosaico delle immagini scattate dal Hubble Space Telescope. Credit: NASA/ESA
Il modello predice anche un flusso radiale, che succhia i venti dai getti ad alta velocità portandoli al centro del vortice. Questo inserisce energia nel vortice e gli permette di durare più a lungo.
Secondo Hassanzadeh, lo stesso flusso verticale potrebbe spiegare anche i vortici oceanici, come quelli formati vicino allo Stretto di Gibilterra. che durano per anni. Il loro flusso verticale gioca un ruolo fondamentale nell'ecosistema dell'oceano, portando nutrienti utili verso la superficie.
Hassanzadeh e Marcus sanno che ancora il loro modello è incompleto e non può spiegare bene la durata lunghissima della Macchia Rossa. Ritengono però che l'assorbimento occasionale di piccoli vertici, come osservato anche, potrebbe fornire quell'energia extra necessaria a spiegare la durata di secoli. I due hanno già iniziato a modificare il loro modello per verificare questa tesi.
Differenza tra la Grande Macchia Rossa vista nel 1995 e poi nel 2014. Credit: NASA/ESA/SPLOID
All'inizio di quest'anno, alcuni astronomi amatoriali hanno fatto notare una diminuzione nella grande della Grande Macchia Rossa. Il sospetto è diventato certezza nelle nuove osservazioni fatte con il Hubble, che mostra davvero una notevole diminuzione. La Grande Macchia Rossa non è mai stata così piccola da quando la conosciamo! Sta forse per sparire? Purtroppo è difficile dirlo perché non riusciamo nemmeno a spiegare come mai non è già sparita da secoli. Questi fenomeni meteorologici sono estremamente complessi e difficili da modellare in maniera fedele. Quello che è certo, è qualcosa di drammatico sta davvero succedendo. Un tempo si diceva che era così grande che poteva divorare 3 Terre. Attualmente riuscirebbe a divorarne però una sola.
La Grande Macchia Rossa è conosciuta dai tempi delle osservazioni dell'astronomo Cassini, che parlò di una tempesta permanente su Giove, tra il 1665 ed il 1713. Sappiamo che quindi dura da almeno tre secoli e mezzo. Usando dati e osservazioni storiche, sappiamo che nell'800, gli astronomi avevano visto una tempesta dal diametro di 41.000 km in diametro. Nel 1995, il diametro era di 21.000 km, mentre nel 2009 era sceso a 18.000 km. Attualmente è a 16.500 km e non da segni di fermarsi.
Non c'è ancora una certezza sul perché tutto questo sta succedendo e purtroppo non abbiamo una sonda in orbita per fare analisi in diretta, ravvicinate. Gli astronomi ipotizzano che forse un fenomeno ancora sconosciuto potrebbe star consumando molta più energia in basso nell'atmosfera, rallentando quindi i venti nell'alto. Le nuvole della Grande Macchia Rossa si trova a circa 8 km sopra le nuvole principali del pianeta.
Nel tempo, la Grande Macchia Rossa è diventata uno dei simboli di Giove e del Sistema Solare stesso, con i suoi venti incredibili e dimensioni spaventose. Il tempo di rotazione delle nuvole era un tempo di 6 giorni, ma attualmente è diminuito fino a 4 giorni. Purtroppo non conosciamo abbastanza il pianeta e come funzionano le sue tempeste e la sua atmosfera per dire se scomparirà o no, ma è anche possibile che si tratti di diminuzioni cicliche e che tra non molto la tempesta tornerà a crescere esponenzialmente, tornando come prima o più grande. Ad ogni modo, sarà sicuramente molto intrigante osservarla nei prossimi anni:
La prossima sonda che visiterà il pianeta sarà Juno, della NASA. Attualmente la sonda è già sulla strada e arriverà a destinazione nel 2016. Grazie alla sua orbita polare, sarà non solo la prima a fotografare in dettaglio i poli del pianeta, ma la sua missione sarà cercare di studiare, misurando come viene attirata gravitazionalmente da Giove, l'interno del gigante gassoso, per dirci per la prima volta com'è strutturato all'interno e magari svelarci qualcosa di più sulla relazione tra quello che avviene nelle profondità del pianeta e quello che vediamo all'esterno.
Stupendo montaggio di immagini grezze ottenute da Voyager 1 durante il suo incontro con Giove e le sue lune il 3 Marzo 1979. Sulla sinistra c'è la Grande Macchia Rossa, mentre sulla destra si vede passare davanti la luna Europa. Montaggio di Michael Benson / Kinetikon Pictures . [Adrian]
l campo magnetico di Giove è da "Guinness Solar System Record": è il più intenso tra quelli di tutti i pianeti del nostro Sistema, ed a buona distanza può essere considerato "dipolare" (dotato quindi di Polo Nord e Polo Sud). Rispetto a quello terrestre ha alcune particolarità ed alcune similitudini: come il nostro infatti è leggermente inclinato rispetto all'asse di rotazione (di circa 10,8°), ma "opposto": se ci ritrovassimo sulla superficie del pianeta, la nostra bussola ci indicherebbe il Sud dove noi siamo abituati a trovare il Nord sul nostro pianeta, e viceversa. Il campo magnetico gioviano ha un'intensità di circa 4 gauss (per riscontro, sulla superficie terrestre il campo ha un'intensità di 0,3-0,8 gauss), e quelle che sono il surrogato gioviano delle Fasce di Van Allen sono circa 10.000 volte più intense rispetto alle nostre. Inoltre, la magnetosfera di Giove è talmente elastica che, in certe occasioni, arriva con la sua estensione ad inglobare l'intero Saturno! Quelle che si vedono nella foto sono le aurore derivate dalla cattura di particelle ad alta energia, convogliate sui poli. Credit: Astronomiamo
Prima di stabilirsi sulla sua orbita attuale, Giove girovagò per il sistema solare, distruggendo la prima generazione di pianeti interni: è quanto sostiene uno studio apparso sui "Proceedings of the National Academy of Sciences", che spiegherebbe le differenze tra il nostro sistema solare e le centinaia di altri sistemi planetari scoperti e studiati in anni recenti.
Secondo Konstantin Batygin e colleghi dell’Università della California a Santa Cruz, questo scenario non spiega soltanto la mancanza di pianeti più vicini al Sole di Mercurio, ma anche alcune caratteristiche della Terra e degli altri pianeti rocciosi interni, più piccoli di quelli che si osservano nella galassia in altri sistemi planetari.
Il punto di partenza dello studio è un modello dell’evoluzione del sistema solare secondo cui nei primi 10 milioni di anni circa della sua esistenza, Giove si spostò verso il Sole, per poi invertire il suo moto quando Saturno divenne abbastanza massiccio da richiamarlo verso l’esterno, portandolo sulla posizione attuale.
Batygin ha effettuato una serie di calcoli numerici e di simulazioni al computer per capire che cosa sarebbe successo se prima della migrazione di Giove fossero già stati presenti diversi pianeti rocciosi sulle orbite più interne, il che è plausibile, stando a quanto emerge dalle ricerche sui pianeti di altri sistemi planetari.
Nella nostra galassia, i sistemi noti con più di un pianeta sono circa 500: il tipo più diffuso è costituito da pochi pianeti ma molto più massicci della Terra, le cosiddette "super Terre”, le cui orbite sono molto più vicine alla loro stella di quella di Mercurio rispetto al Sole.
Anche i pianeti giganti osservati in altri sistemi tendono a essere più vicini alla loro stella di quanto lo siano Giove e Saturno al Sole. È probabile quindi che ai primordi del sistema solare, dal denso disco di gas e polvere originario vicino al Sole si siano formati pianeti rocciosi che sarebbero diventati “super Terre” se non fosse stato per la migrazione di Giove.
Secondo la simulazione di Batygin e colleghi, le perturbazioni gravitazionali del pianeta gigante avrebbero spazzato via pianeti interni, planetesimi e asteroidi. Solo la formazione di Saturno, riportando Giove su orbite più esterne, permise poi la formazione dei pianeti interni attuali: Mercurio, Venere, Terra e Marte.
“Esistono ormai molti dati a supporto dell’ipotesi della migrazione di Giove prima verso l’interno e poi verso l’esterno del sistema solare, il nostro lavoro non fa altro che trarne le conseguenze”, ha commentato Batygin. "Una delle previsioni più interessanti del modello è che i pianeti simili alla Terra, con una superficie solida e una pressione atmosferica relativamente bassa, sono rari".
Il 13 Febbraio 1979, la sonda Voyager 1 scattò questa fantastica fotografia da circa 20 milioni di km di distanza da Giove. La foto è vista qui ancora allo stato rozzo, ma è già incredibile con le tempeste (inclusa la Grande Macchia Rossa) sullo sfondo, e davanti due delle lune galileane. A sinistra c'è Io, la grande luna vulcanica, mentre a destra c'è Europa, con il suo oceano di acqua liquida. [Adrian]
Giove e le sue lune nella posizione orbitale corrente, da uno screenshot di Celestia, un simulatore spaziale 3D open source che consente all'utente di viaggiare tra i pianeti del Sistema Solare e tra le stelle della galassia.
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