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RICERCA SCIENTIFICA ITALIANA NEL MONDO - ASTROFISICA - I VENTI PROFONDI DI GIOVE MISURATI DALLA SONDA DELLA NASA JUNO - RICERCA COORDINATA DA LA SAPIENZA

(2018-03-07)

Le nuove misurazioni della gravità del pianeta Giove, ottenute dalla sonda della Nasa Juno, rivelano la profondità di penetrazione dei venti sotto il livello delle nubi. La scoperta permetterà di far luce sulla circolazione atmosferica e sulla struttura interna del gigante gassoso. I risultati della ricerca, coordinata per la Sapienza da Luciano Iess, sono pubblicati sulla rivista Nature

Giove è un gigante gassoso con un raggio di circa 70.000 km (11 volte quello terrestre) e una composizione molto simile a quella del sole, in larga parte idrogeno ed elio. Il pianeta è quindi privo di una superficie solida e probabilmente di un nucleo ben definito.

Della struttura profonda di questo affascinante corpo celeste finora si sapeva poco; le osservazioni degli scienziati infatti riguardavano soprattutto la sua superficie caratterizzata da bande di diversa colorazione, da potenti cicloni e anticicloni come la Grande macchia rossa e da venti che raggiungono i 360 km/h.

Ma a quale profondità si spingono i venti osservati sulla superficie, data l’assenza di qualsiasi barriera in grado arrestarne il movimento verso il cuore del pianeta? A questo come ad altri quesiti sulla dimensione del nucleo ha risposto la sonda Juno, realizzata dalla Nasa con un importante contributo italiano.

Già le prime misure della gravità effettuate dalla sonda avevano indicato che gli elementi pesanti sono distribuiti fino a distanze pari alla metà del raggio del pianeta. Per i venti mancava completamente la terza dimensione, quella verticale che poteva estendersi da 100-300 km, poco sotto la superficie visibile, fino anche a 10.000-20.000 km.

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 del campo di gravità del pianeta e a sondare le profondità invisibili della sua atmosfera.”

I risultati delle ricerca, coordinata da Luciano Iess di Sapienza Università di Roma, da Yohai Kaspi del Weizmann Institute (Rehovot, Israele) e da Tristan Guillot dell’Observatoire de la Cote d’Azur (Nizza) saranno pubblicati l’8 marzo su Nature in tre distinti articoli.

  'The measurement of Jupiter’s asymmetric gravity field' – Authors: L. Iess, W.M. Folkner, D. Durante, M. Parisi, Y. Kaspi, E.Galanti, T. Guillot, W. B. Hubbard, D.J. Stevenson, J.D. Anderson, D. R. Buccino, L. Gomez Casajus, A. Milani, R. Park, P. Racioppa, D. Serra, P. Tortora, M. Zannoni, H. Cao, R. Helled, J.I. Lunine, Y. Miguel, B. Militzer, S. Wahl, J.E.P. Connerney, S.M. Levin, S.J. Bolton. Nature 8 marzo 2018 - DOI: 10.1038/nature25776
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Lanciata da Cape Canaveral il 5 agosto 2011, la sonda Juno della NASA è entrata in orbita attorno a Giove il 4 luglio 2016. Ad oggi ha completato undici orbite attorno al pianeta, passando ad appena 3400 km al di sopra delle nubi, ad una velocità di 70 km/s. Durante la sua missione di esplorazione Juno sonderà le profondità del pianeta misurando la gravità e il campo magnetico. Altri strumenti osservano gli strati più superficiali dell’atmosfera e le intense fasce di radiazione. Le misure di Juno permetteranno di conoscere molto più a fondo l’origine, la struttura interna, l’atmosfera e la magnetosfera di Giove.
L’Agenzia Spaziale Italiana ha finanziato due importanti strumenti scientifici di bordo (il KaT e lo spettrometro infrarosso JIRAM), realizzati rispettivamente da Thales Alenia Space Italia e Leonardo. (07/03/2018-ITL/ITNET)

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