La fisica oceanica spiega i cicloni su Giove

Le immagini del satellite della NASA sui cicloni polari di Giove permettono agli scienziati di studiare le forze che li guidano

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La fisica oceanica spiega i cicloni su Giove

Le immagini della June Spacecraft della NASA, mettono in moto lo studio della fisica oceanica.

Intorno a Giove e alle sue 79 lune sfreccia la sonda Juno, un satellite finanziato dalla NASA che invia ai ricercatori sulla Terra immagini del più grande pianeta del nostro sistema solare. Queste fotografie hanno dato agli oceanografi le materie prime per un nuovo studio pubblicato oggi su Nature Physics che descrive la ricca turbolenza ai poli di Giove e le forze fisiche che guidano i grandi cicloni.

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La fisica oceanica spiega i cicloni su Giove – sonda Juno

L’autrice principale Lia Siegelman, un’oceanografa fisica e studiosa post-dottorato presso la Scripps Institution of Oceanography dell’Università della California San Diego, ha deciso di perseguire la ricerca dopo aver notato che i cicloni al polo di Giove sembrano condividere le somiglianze con i vortici oceanici che ha studiato durante il suo periodo come studente di dottorato.

Usando una serie di queste immagini e i principi utilizzati nella dinamica dei fluidi geofisici, Siegelman e colleghi hanno fornito prove per un’ipotesi di lunga data che la convenzione umida – quando l’aria più calda e, meno densa, sale – guida questi cicloni.

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

La fisica oceanica: un nuovo studio descrive la ricca turbolenza ai poli di Giove e le forze fisiche che guidano i grandi cicloni

Siegelman dice che la comprensione del sistema energetico di Giove, una scala molto più grande di quella terrestre, potrebbe anche aiutarci a capire i meccanismi fisici in gioco sul nostro pianeta; evidenziando alcuni percorsi energetici 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”; spiega. “Viene da chiedersi se questi processi valgano anche per il nostro pianeta blu”.

Juno è il primo veicolo spaziale a catturare immagini dei poli di Giove; i satelliti precedenti orbitavano nella regione equatoriale del pianeta, fornendo una vista della famosa Macchia Rossa del pianeta. Juno è dotato di due sistemi di telecamere; uno per le immagini di luce visibile e un altro che cattura le firme di calore utilizzando il Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM). Uno strumento sulla navicella Juno supportato dall’Agenzia Spaziale Italiana.

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Siegelman e colleghi hanno analizzato una serie di immagini a infrarossi che catturano la regione polare nord di Giove; in particolare il gruppo di vortici polari. Dalle immagini, i ricercatori hanno potuto calcolare la velocità e la direzione del vento seguendo 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 nubi sottili; dove è possibile vedere più in profondità nell’atmosfera di Giove. Le regioni fredde rappresentano una copertura nuvolosa spessa, che copre l’atmosfera di Giove.

Questi risultati hanno dato 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.

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Juno è arrivata per la prima volta nel sistema gioviano nel 2016; ha fornito agli scienziati il primo sguardo su 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 visione di cinque anni fa. I ricercatori non sono sicuri di come abbiano avuto origine o per quanto tempo abbiano circolato. Tuttavia, 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.

Juno continuerà ad orbitare intorno a Giove fino al 2025; continuerà a fornire ai ricercatori e al pubblico immagini inedite del pianeta e del suo esteso sistema lunare.

Seigelman è finanziata attraverso lo Scripps Institution of Oceanography Postdoctoral Program; lavorando nel laboratorio dell’oceanografo fisico William Young, il cui lavoro è sostenuto dalla National Science Foundation.


Fonte storia:

Materiali forniti dall’Università della California – San Diego .

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