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Juno: nuovi fenomeni atmosferici osservati confermano la presenza di ammoniaca

06 agosto 2020
La sonda Juno ha osservato due nuovi eventi atmosferici denominati "lampi superficiali" e "funghi" che hanno confermato la presenza di ammoniaca sul gigante gassoso.

Nuovi risultati della missione Juno della NASA a Giove suggeriscono che il più grande pianeta del nostro Sistema Solare è la patria di quello che viene chiamato "lampo superficiale" (shallow lightning), una forma inaspettata di scarica elettrica. Questi lampi superficiali sono prodotti da nuvole contenenti una soluzione di ammoniaca e acqua mentre quelli sulla Terra da nuvole di sola acqua.
Altre nuove scoperte suggeriscono inoltre che i violenti temporali per i quali è noto il gigante gassoso possono formare grandine ricca di ammoniaca che il team scientifico di Juno chiama "funghi" (mushball). Si teorizza che i funghi rapiscono essenzialmente ammoniaca e acqua nell'atmosfera superiore del pianeta e li portino nelle profondità dell'atmosfera di Giove.
I risultati delle osservazioni sui lampi superficiali saranno pubblicati giovedì 6 agosto sulla rivista Nature mentre la ricerca sui funghi è attualmente disponibile online sul Journal of Geophysical Research: Planets.

Sin da quando la missione Voyager della NASA ha osservato per la prima volta i fulmini gioviani nel 1979 si è pensato che i fulmini del pianeta fossero simili a quelli della Terra, che si verificano solo nei temporali in cui l'acqua esiste in tutte le sue fasi: ghiaccio, liquido e gas. Su Giove questo collocherebbe le tempeste a circa 45-65 chilometri sotto le nuvole visibili con temperature che si aggirano intorno allo 0, la temperatura alla quale l'acqua si congela. La Voyager e tutte le altre missioni inviate sul gigante gassoso prima di Juno hanno osservato i lampi come punti luminosi sulle cime delle nuvole di Giove, suggerendo che i fulmini avevano origine all'interno di nuvole di acque profonde. Ma i lampi osservati sul lato oscuro di Giove dalla Stellar Reference Unit di Juno ci raccontano una storia diversa.

"I sorvoli ravvicinati di Juno sulle cime delle nuvole ci hanno permesso di vedere qualcosa di sorprendente, lampi più piccoli e meno profondi che hanno origine ad altitudini molto più elevate nell'atmosfera di Giove di quanto si credesse in precedenza", ha dichiarato Heidi Becker, responsabile delle indagini sul monitoraggio delle radiazioni di Juno presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA e l'autore principale del documento pubblicato su Nature.

Becker e il suo team suggeriscono che le potenti tempeste di Giove scaglino cristalli di ghiaccio d'acqua nell'atmosfera alta del pianeta, oltre 25 chilometri sopra le nuvole d'acqua di Giove, dove incontrano vapore di ammoniaca atmosferica che scioglie il ghiaccio formando una nuova soluzione di acqua e ammoniaca. A tale elevata altitudine le temperature sono inferiori a -88° C, troppo freddo per consentire l'esistenza di acqua liquida pura.

"A queste altitudini, l'ammoniaca si comporta come un antigelo abbassando il punto di fusione del ghiaccio d'acqua e permettendo la formazione di una nuvola di acqua e ammoniaca", ha affermato Becker. "In questo nuovo stato le gocce cadenti di acqua-ammoniaca possono scontrarsi con i cristalli di ghiaccio d'acqua in risalita e elettrizzare così le nuvole. Questa è stata una grande sorpresa, poiché non esistono nuvole di acqua e ammoniaca sulla Terra."



I lampi superficiali sono stati la chiave per risolvere un altro enigma del funzionamento dell'atmosfera di Giove: lo strumento del radiometro a microonde di Juno ha scoperto che l'ammoniaca era esaurita - vale a dire, mancante - dalla maggior parte dell'atmosfera di Giove. Ancora più sconcertante è stato il fatto che la quantità di ammoniaca cambia mentre ci si muove all'interno dell'atmosfera di Giove.

"In precedenza, gli scienziati si rendevano conto che c'erano piccole tasche di ammoniaca mancante, ma nessuno si rese conto di quanto fossero profonde queste tasche o che potessero coprire la maggior parte di Giove", ha affermato Scott Bolton, il principale investigatore di Juno presso il Southwest Research Institute di San Antonio. "Stavamo cercando di spiegare l'esaurimento dell'ammoniaca con la sola pioggia di acqua e ammoniaca, ma la pioggia non può scendere abbastanza in profondità per corrispondere alle osservazioni. Ho realizzato quindi che un elemento solido, come una pietra di grandine, potrebbe poter scendere più in profondità e assorbire più ammoniaca. Quando Heidi ha visto un lampo superficiale ci siamo resi conto di avere prove che l'ammoniaca si mescola con l'acqua alta nell'atmosfera, e quindi il lampo è stato un pezzo chiave per risolvere il puzzle ".

I funghi gioviani (mushball)

Un secondo articolo, pubblicato ieri sul Journal of Geophysical Research: Planets, prevede invece la strana miscela di 2/3 di acqua e 1/3 di ammoniaca che diventa un chicco di grandine gioviana, nota come "fungo". Composto da strati di fanghiglia d'acqua-ammoniaca e ghiaccio ricoperti da una crosta di ghiaccio-acqua più spessa, i funghi vengono generati in modo analogo alla grandine sulla Terra, diventando più grandi mentre si muovono su e giù nell'atmosfera.

"Alla fine i funghi diventano così grandi che le correnti ascensionali non riescono a trattenerli e cadono più in profondità nell'atmosfera, incontrando temperature ancora più calde che li fanno evaporare completamente", ha detto Tristan Guillot, un co-investigatore di Juno dell'Université Costa Azzurra a Nizza, in Francia, e autore principale della seconda ricerca. "La loro azione trascina l'ammoniaca e l'acqua fino ai livelli più profondi nell'atmosfera del pianeta. Questo spiega perché non ne osserviamo molti nella parte più alta con con il radiometro a microonde di Juno."



"Combinare questi due risultati è stato fondamentale per risolvere il mistero dell'ammoniaca mancante su Giove", ha dichiarato Bolton. "Come si è scoperto, l'ammoniaca in realtà non manca; viene semplicemente trasportata in basso sotto mentite spoglie, essendo occultata nel mescolarsi con l'acqua. La soluzione è molto semplice ed elegante con questa teoria: quando l'acqua e l'ammoniaca sono in un stato liquido sono invisibili fino a quando non raggiungono una profondità in cui evaporano - ed è una profondità abbastanza elevata".

Comprendere la meteorologia di Giove ci consente di sviluppare teorie della dinamica atmosferica per tutti gli altri pianeti del nostro Sistema Solare e per gli esopianeti scoperti al di fuori di esso. Confrontando il modo in cui le violente tempeste e la fisica atmosferica funzionano attraverso il Sistema Solare gli scienziati planetari possono testare le loro teorie in condizioni differenti.

fonti: NASA

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