Il segreto dietro la "crisi energetica" di Giove

Scienziati spaziali rivelano il segreto dietro la "crisi energetica" di Giove

Scienziati spaziali rivelano il segreto dietro la "crisi energetica" di Giove

Una nuova ricerca pubblicata su Nature ha rivelato la soluzione alla "crisi energetica" di Giove, che ha lasciato perplessi gli astronomi per decenni.

Gli scienziati spaziali dell'Università di Leicester hanno lavorato con i colleghi dell'Agenzia spaziale giapponese (JAXA), della Boston University, del Goddard Space Flight Center della NASA e del National Institute of Information and Communications Technology (NICT) per rivelare il meccanismo alla base del riscaldamento atmosferico di Giove.

Ora, utilizzando i dati dell'Osservatorio Keck alle Hawaii, gli astronomi hanno creato la mappa più dettagliata ma globale dell'alta atmosfera del gigante gassoso, confermando per la prima volta che le potenti aurore di Giove sono responsabili del riscaldamento dell'intero pianeta.

Il dottor James O'Donoghue è ricercatore presso JAXA e ha completato il suo dottorato di ricerca a Leicester, ed è l'autore principale del documento di ricerca. Egli ha detto:

"Abbiamo iniziato a provare a creare una mappa termica globale dell'atmosfera più alta di Giove all'Università di Leicester. Il segnale non era abbastanza luminoso da rivelare qualcosa al di fuori delle regioni polari di Giove in quel momento, ma con le lezioni apprese da quel lavoro siamo riusciti a alcuni anni dopo, assicurati il ​​tempo su uno dei telescopi più grandi e competitivi sulla Terra.

"Utilizzando il telescopio Keck abbiamo prodotto mappe di temperatura di dettagli straordinari. Abbiamo scoperto che le temperature iniziano molto alte all'interno dell'aurora, come previsto dal lavoro precedente, ma ora possiamo osservare che l'aurora di Giove, nonostante occupi meno del 10% dell'area di il pianeta, sembra riscaldare tutto.

"Questa ricerca è iniziata a Leicester e portata avanti alla Boston University e alla NASA prima di terminare alla JAXA in Giappone. Collaboratori di ogni continente che hanno lavorato insieme hanno reso questo studio di successo, combinato con i dati della navicella spaziale Juno della NASA in orbita attorno a Giove e della navicella spaziale Hisaki della JAXA, un osservatorio nello spazio."

Il dottor Tom Stallard e il dottor Henrik Melin fanno entrambi parte della Scuola di Fisica e Astronomia dell'Università di Leicester. Il dottor Stallard ha aggiunto:

"C'è un enigma di lunga data nella sottile atmosfera nella parte superiore di ogni pianeta gigante all'interno del nostro sistema solare. Con ogni missione spaziale di Giove, insieme alle osservazioni da terra, negli ultimi 50 anni, abbiamo costantemente misurato il temperature equatoriali come troppo calde.

"Questa "crisi energetica" è stata un problema di vecchia data: i modelli non riescono a modellare correttamente il flusso di calore dall'aurora o c'è qualche altra fonte di calore sconosciuta vicino all'equatore?

"Questo documento descrive come abbiamo mappato questa regione con dettagli senza precedenti e abbiamo dimostrato che, su Giove, il riscaldamento equatoriale è direttamente associato al riscaldamento aurorale".

Le aurore si verificano quando particelle cariche vengono catturate nel campo magnetico di un pianeta. Questi si muovono a spirale lungo le linee di campo verso i poli magnetici del pianeta, colpendo atomi e molecole nell'atmosfera per rilasciare luce ed energia.

Sulla Terra, questo porta al caratteristico spettacolo di luci che forma l'aurora boreale e l'australis. A Giove, il materiale che fuoriesce dalla sua luna vulcanica, Io, porta all'aurora più potente del Sistema Solare e a un enorme riscaldamento nelle regioni polari del pianeta.

Sebbene le aurore gioviane siano state a lungo un ottimo candidato per il riscaldamento dell'atmosfera del pianeta, le osservazioni non sono state in precedenza in grado di confermare o smentire questo fino ad ora.

Le mappe precedenti della temperatura atmosferica superiore sono state formate utilizzando immagini costituite da pochi pixel. Questa non è una risoluzione sufficiente per vedere come la temperatura potrebbe essere cambiata in tutto il pianeta, fornendo pochi indizi sull'origine del calore extra.

I ricercatori hanno creato cinque mappe della temperatura atmosferica a diverse risoluzioni spaziali, con la mappa a risoluzione più alta che mostra una misurazione della temperatura media per quadrati "alti" di due gradi di longitudine e "larghi" di due gradi di latitudine.

Il team ha analizzato più di 10.000 punti dati individuali, mappando solo i punti con un'incertezza inferiore al cinque per cento.

I modelli delle atmosfere dei giganti gassosi suggeriscono che funzionano come un gigantesco frigorifero, con energia termica prelevata dall'equatore verso il polo e depositata nell'atmosfera inferiore in queste regioni polari.

Queste nuove scoperte suggeriscono che le aurore in rapida evoluzione possono guidare onde di energia contro questo flusso verso il polo, consentendo al calore di raggiungere l'equatore.

Le osservazioni hanno anche mostrato una regione di riscaldamento localizzato nella regione subaurorale che potrebbe essere interpretata come un'ondata limitata di calore che si propaga verso l'equatore, che potrebbe essere interpretata come prova del processo che guida il trasferimento di calore.

La ricerca planetaria presso l'Università di Leicester abbraccia l'ampiezza del sistema gioviano, dalla magnetosfera e dall'atmosfera del pianeta, fino alla sua variegata collezione di satelliti.

I ricercatori di Leicester sono membri della missione Juno composta da un team globale di astronomi che osservano il pianeta gigante e stanno conducendo le osservazioni di Giove dal prossimo James Webb Space Telescope. Leicester svolge anche un ruolo di primo piano nella scienza e nella strumentazione sul Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) dell'Agenzia spaziale europea (ESA), il cui lancio è previsto nel 2022.


Fonte della storia:

Materiali forniti dall'Università di Leicester . Nota: il contenuto può essere modificato per stile e lunghezza.


https://www.youtube.com/watch?v=JE3bv9gCSPY

Riferimento della rivista :

  1. J. O'Donoghue, L. Moore, T. Bhakyapaibul, H. Melin, T. Stallard, JEP Connerney, C. Tao. Riscaldamento globale dell'atmosfera superiore su Giove da parte delle aurore polari . Natura , 2021; 596 (7870): 54 DOI: 10.1038/s41586-021-03706-w

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