Giove'le aurore vividamente incandescenti hanno una misteriosa fonte di energia

Per la prima volta in assoluto, la navicella spaziale Juno della NASA ha avvistato elettroni che venivano lanciati nell’atmosfera di Giove fino a 400.000 volt. Questa è un’enorme quantità di energia che dà origine alle aurore incandescenti del pianeta. Queste tensioni incredibilmente alte, tuttavia, vengono avvistate solo occasionalmente-e questo solleva domande su cosa c’è esattamente dietro alcuni dei bagliori più vividi del pianeta ai poli.

La scoperta, dettagliata in uno studio pubblicato oggi su Nature, è stata resa possibile dagli strumenti a bordo di Juno, che orbita attorno a Giove da poco più di un anno, passando dai poli più vicini di qualsiasi altra navicella spaziale. Conferma, in parte, ciò che gli astronomi si aspettavano, ma mostra anche che le aurore di Giove si comportano in modo diverso rispetto alle aurore sulla Terra — attraverso processi che non comprendiamo ancora pienamente.

Le aurore, sia sulla Terra che su Giove, si formano quando particelle cariche come elettroni spiralano lungo le linee del campo magnetico di un pianeta, entrando nell’atmosfera e creando un bagliore. Sulla Terra, le aurore più intense sono causate da tempeste solari, che si verificano quando particelle ad alta energia espulse dal Sole piovono sul nostro pianeta. Quando queste particelle entrano nell’atmosfera, interagiscono con i gas e rendono il cielo rosso, verde e blu ai poli. Su Giove, le aurore sono formate da particelle espulse principalmente dall’Io, la luna del pianeta. I vulcani di Io sputano enormi quantità di zolfo e ossigeno nello spazio, caricando il campo magnetico di Giove con particelle.

Su entrambi i pianeti, gli elettroni sono accelerati lungo le linee del campo magnetico da correnti elettriche — simile alla corrente elettrica che passa attraverso la presa quando si collega il caricabatterie del telefono. Sulla Terra, il vento solare è la fonte di energia, sparando elettroni fino a 30.000 volt. (In confronto, la presa negli Stati Uniti è 110-120 volt.) Su Giove, è la rotazione superveloce del pianeta che agisce come un gigantesco generatore elettrico, quindi gli astronomi si aspettavano che gli elettroni fossero sparati anche da tensioni molto alte su Giove. Ma non l’avevano mai osservato prima, quindi Giunone diede agli astronomi questa opportunità per la prima volta.

“Non abbiamo mai volato proprio sopra i poli di Giove prima”, dice Jonathan Nichols, professore del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Leicester, che non ha preso parte allo studio. “Quindi Juno ci sta parlando di quelle particelle per la prima volta.”

La navicella si trova in un’orbita estremamente ellittica attorno a Giove, passando molto vicino ai poli ogni 53 giorni. Per studiare le aurore di Giove, la sonda era equipaggiata con diversi strumenti, tra cui il JEDI (Juno Energetic Particle Detector Instrument). La sonda viaggia a circa 30 miglia al secondo sopra i poli, quindi le misurazioni devono avvenire in una manciata di secondi, dice studio co-autore Barry Mauk, piombo per JEDI e uno scienziato presso la Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, che ha reso lo strumento. “È stata una sfida molto importante”, dice Mauk a The Verge. “Siamo molto orgogliosi del fatto che siamo stati in grado di farlo.”

Nel suo primo volo sopra le aurore, tuttavia, Juno non rilevò le alte tensioni che gli astronomi si aspettavano. “Siamo rimasti molto sorpresi”, dice Mauk. Poi, nel seguire flybys, il veicolo spaziale ha finalmente rilevato la firma di elettroni che vengono sparati nell’atmosfera a circa la stessa energia-fino a 400.000 volt.

La cosa curiosa, però, è che queste alte tensioni non sono sempre lì, dice Mauk. Vengono avvistati solo occasionalmente. E a volte, Juno sta individuando gli elettroni che vengono sparati nell’atmosfera con tutte le diverse energie, in un modo apparentemente casuale. Che cosa sta causando questa accelerazione casuale di elettroni a diverse energie-che creano aurore molto luminose – è un mistero, Mauk dice.

“Sembra che l’immagine non sia così chiara come pensavamo”, dice Nichols a The Verge. “Non sono abbastanza sicuro di come guidi le aurore così luminose con quel particolare meccanismo. Ma questo è qualcosa che Juno guarderà in futuro.”

La sonda continuerà a volare dai poli di Giove, e ogni volta che lo fa, raccoglie dati. “Ogni volta che abbiamo un incontro, vediamo cose diverse”, dice Mauk. Quindi Mauk spera che le prossime osservazioni aiuteranno gli astronomi a rispondere alle domande sul perché le aurore sono così variabili e perché a volte sono forti ea volte deboli.

L’obiettivo non è solo quello di comprendere i processi fisici dietro aurore sul più grande pianeta del sistema solare. Altri oggetti intorno all’Universo — come pulsar, esopianeti e nane bianche — hanno anche campi magnetici, e accelerano anche le particelle in un modo che può assomigliare a quello di Giove. Ma Giove è nel nostro cortile, quindi è effettivamente accessibile. “Giove non è solo interessato a se stesso, ma ci dice anche molto su corpi astrofisici simili che non possiamo raggiungere con i veicoli spaziali”, afferma Nichols.

E Juno sta già rivelando che ci sono processi sconosciuti al lavoro sul gigante gassoso. “Questo per me è molto eccitante perché significa che abbiamo molto più lavoro da fare per capire cosa sta succedendo esattamente”, dice Nichols. “Giove non ha intenzione di rinunciare ai suoi segreti con leggerezza, sembra.”