A sinistra Giove e la sua aurora polare e nel riquadro a destra lo zoom della traccia lasciata dalla luna Io. Crediti: NASA/HST/A. Mura/INAF-IAPS
Uno studio a guida dell’Inaf, l’Istituto Nazionale di Astrofisica, pubblicato sull’ultimo numero della rivista Science, illustra i recenti risultati ottenuti dalla sonda della Nasa Juno in orbita attorno al gigante gassoso Giove. I dati raccolti dallo strumento Jiram a bordo della sonda mostrano un’insolita “impronta” lasciata dalle lune gioviane sulla celebre coppia di aurore polari. Il lavoro guidato da Alessandro Mura, ricercatore presso l’Inaf di Roma, rivela che, invece di proiettare una singola ombra sulle aurore di Giove, la luna Io – la più interna fra quelle regolari del sistema gioviano – ne lascia una lunga serie altalenante, mentre la più grande luna di Giove, Ganimede, proietta una doppia ombra aurorale la cui forma precisa non era mai stata osservata in precedenza. Jiram, ovvero Jovian InfraRed Auroral Mapper, è uno degli otto strumenti montati su Juno: finanziato dall’Agenzia Spaziale Italiana (Asi) e realizzato da Leonardo-Finmeccanica, vede la responsabilità scientifica di Alberto Adriani dell’Inaf di Roma. Lo strumento italiano è stato progettato per studiare la dinamica e la chimica proprio delle aurore gioviane.
Alessandro Mura, ricercatore presso
Mura, primo autore dello studio, dice entusiasta: «Jiram non finisce di stupirci: dopo aver svelato la presenza di vortici nell’atmosfera polare, ci rivela ora delle sorprendenti strutture che assomigliano a vortici nelle aurore di Giove».
Sulla Terra le aurore sono fenomeni speciali e difficili da osservare, se non in particolari zone del nostro pianeta, mentre su altri pianeti del Sistema solare, come Saturno o Giove, sono più frequenti – anche se solo le sonde spaziali le possono osservare agevolmente. Come per le aurore sulla Terra, anche quelle su Giove sono innescate dall’interazione del plasma, un flusso di particelle cariche, in gran parte elettroni, e l’alta atmosfera del pianeta. Il fenomeno non è dissimile da quando avviene in una lampada al neon.
Il footprint (o traccia) lasciato da Io sulle aurore gioviane. Le ombre sono state “riprese” dallo strumento JIRAM a bordo della sonda Juno, a Sud (prime due immagini) e a Nord del pianeta. Crediti: JIRAM/A. Mura/INAF-IAPS
La missione Juno è stata la prima in grado di osservare le strutture aurorali di Giove in dettaglio. «Una delle particolarità delle aurore Gioviane, che è comunque visibile da Terra o da strumenti in orbita terrestre come Hubble, è la presenza di spot luminosi appena fuori l’ovale aurorale», spiega Mura. «Questi spot sono stati interpretati come il risultato di una precipitazione di plasma specifica, dovuta all’interazione delle lune Galileiane più interne, ossia Io, Europa e Ganimede. Le loro orbite (che in proporzione alla Terra sono molto più vicine a Giove di quanto non sia la Luna) perturbano il plasma e innescano dei fenomeni di accelerazione di questo lungo le linee del campo magnetico che vanno dalla luna a Giove stesso. Per questo motivo, gli spot sono visibili ai piedi della linea magnetica (uno a Nord e uno a Sud) e vengono chiamati footprint (impronte o tracce tradotto dall’inglese, ndr). A volte si possono distinguere anche due tracce per emisfero, a causa di riflessioni del fascio di particelle precipitanti».
Le strutture che vengono a crearsi somigliano a una scia di vortici in entrambi gli emisferi. Mura specifica meglio quanto osservato con Jiram. Le ombre lasciate da Io «hanno la forma di un fenomeno idrodinamico noto come ‘Scia di von Kármán’, prodotta da un fluido in movimento che impatta su un corpo, come ad esempio avviene per la corrente di un fiume che scorre attorno ai piloni di un ponte. A valle dello spot principale, infatti, sono visibili una serie di spot secondari, con la caratteristica disposizione alternata. Tale struttura è visibile sia nell’emisfero Nord che in quello Sud. Si può solo ipotizzare che l’interazione tra Io e il plasma circostante, che è alla base della precipitazione di particelle che causano i footprint, sia molto diversa da come l’abbiamo immaginata finora».
In questa immagine si nota bene lo sdoppiamento dell’impronta prodotta dalla luna Ganimede sulle aurore di Giove. Crediti: JIRAM/A. Mura/INAF-IAPS
«In maniera analoga, anche la traccia lasciata da Ganimede ha una duplice struttura fine che non era mai stata osservata in precedenza», conclude il ricercatore. «Quello che sembrava essere un footprint singolo (con eventualmente una controparte ‘specchiata’ a qualche migliaio di chilometri dal primo) si rivela ora come una coppia di spot vicinissimi tra loro (circa 100 chilometri). Ipotizziamo che questo sdoppiamento fine sia dovuto alla particolare interazione tra la mini-magnetosfera di Ganimede e il plasma gioviano. Ganimede, infatti, è l’unico satellite del Sistema solare con un suo campo magnetico e quindi ha una propria magnetosfera. In sostanza, stiamo osservando la magnetosfera di Ganimede, riflessa su Giove».
«L’orbita polare di Juno, insieme all’elevata sensibilità di Jiram, ha permesso di osservare la regione aurorale con una risoluzione spaziale senza precedenti – afferma Angelo Olivieri, responsabile del programma in Asi – Abbiamo da imparare ancora molto su Giove, ma siamo certi che grazie a Jiram, avremo in futuro altre sorprese».
La sonda della Nasa è in orbita attorno a Giove dal luglio del 2016 e di recente la missione è stata estesa fino al 2022, con il termine delle operazioni scientifiche a luglio 2021.
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Per saperne di più:
- I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista Science nell’articolo “Juno observations of spot structures and a split tail in Io-induced aurorae on Jupiter”, di A. Mura (INAF-IAPS Roma), A. Adriani (INAF-IAPS Roma), et al.