Le prime mappe della circolazione atmosferica su Giove dai tempi delle Voyager

Il telescopio SOFIA della NASA ha realizzato nuove mappe nel lontano infrarosso della circolazione atmosferica di Giove. Prima d'ora, le più recenti mappe del gigante gassoso in questa regione dello spettro elettromagnetico risalivano al 1979 e portavano la firma delle due sonde gemelle Voyager.
Una normale fotocamera puntata verso Giove può osservare solo la luce riflessa dalla sommità delle nubi che avvolgono il pianeta. Usando l'infrarosso, invece, gli scienziati possono penetrare attraverso l'atmosfera gioviana e svelare gli strati nascosti molto più in profondità, dipingendo un quadro tridimensionale dei gas attorno al pianeta.
Le osservazioni sono state realizzato dallo strumento FORCAST a bordo di SOFIA, un telescopio da due metri e mezzo montato su uno speciale Boeing 747 della NASA. Le osservazioni di FORCAST hanno consentito a un team guidato da Leigh Fletcher dell'Università di Leicester di mappare la distribuzione di due varietà di idrogeno molecolare: il paraidrogeno e l'ortoidrogeno. Nel paraidrogeno, i due protoni all'interno della molecola hanno spin paralleli - una particolare proprietà che contribuisce a costruire l'identità quantica di una particella. Nell'ortoidrogeno, invece, i due protoni hanno spin antiparalleli.
Le dimensioni relative delle popolazioni di paraidrogeno ed ortoidrogeno nell'atmosfera gioviana forniscono una buona indicazione dei meccanismi che regolano la circolazione dei gas. Le impronte chimiche di queste molecole risultano maggiormente visibili tra 17 e 37 micron; questo intervallo di lunghezze d'onda, tuttavia, è quasi del tutto assorbito dal vapore acqueo presente nella nostra stessa atmosfera. Per poter osservare queste radiazioni, dunque, è necessario usare un telescopio spaziale o un telescopio in grado di volare al di sopra del 99% del vapore acqueo - proprio come SOFIA.
Le immagini di SOFIA rivelano la presenza di masse di gas che si alzano dall'emisfero settentrionale e raffreddano l'intera atmosfera. In prossimità dell'equatore, invece, vi sono bande di gas freddo circondate da nubi di gas caldo che stanno lentamente sprofondando. Le aurore osservate nelle regioni polari dell'emisfero meridionale, inoltre, sono indicative della presenza di metano ed etano nella stratosfera.
I dati mostrano inoltre che la frazione di paraidrogeno risulta aumentare man mano che ci si sposta dall'equatore ai poli. Questa tendenza non sembra essere collegata all'ammoniaca, alla fosfina o all'opacità delle nubi troposferiche, determinate dai dati raccolti dalle Voyager nel medio infrarosso (tra 7 e 15 micron). Tuttavia, i dati sul paraidrogeno mostrano numerose somiglianze con la distribuzione latitudinale degli aerosol nella troposfera superiore e nella stratosfera di Giove.
"Questi risultati dimostrano come sia possibile ottenere una simile quantità di osservazioni ad elevata risoluzione spaziale dalla Terra rispetto alle missioni spaziali come Voyager," spiega Fletcher. "Queste osservazioni di SOFIA ci aiuteranno a fornire un contesto spaziale e temporale alle future missioni, sia dalla Terra che dallo spazio."

Image credits: Visible light image: Anthony Wesley. FORCAST slitscan: NASA/SOFIA/Fletcher et al.