Amico, cosa sono quelle gigantesche onde di plasma nell'atmosfera di Giove?

Elizabeth Rayne - 4 agosto 2023 17:11 UTC

Ci sono onde su Giove, ma non esattamente del tipo che i surfisti possono cavalcare. Queste onde di plasma sono molto più intense di qualsiasi cosa si schianti su una spiaggia.

La navicella spaziale Juno della NASA continua a imbattersi in enormi onde di plasma mentre orbita attorno a Giove. Queste onde sono in realtà conosciute come instabilità di Kelvin-Helmholtz (KHI) e si verificano quando il plasma del vento solare interagisce con la magnetopausa di un pianeta, il livello esterno del suo campo magnetico. La differenza di velocità tra la magnetopausa e il vento solare crea un’onda furiosamente vorticosa: un vortice.

“L'instabilità di Kelvin-Helmholtz può essere osservata al confine che separa un campo magnetico planetario (magnetosfera) dal flusso di particelle cariche emesse dal Sole (vento solare); questo confine è noto come magnetopausa”, hanno affermato i ricercatori in uno studio recentemente pubblicato su Geophysical Research Letters.

Sebbene questi fenomeni fossero precedentemente noti sulla Terra e su altri pianeti e si sospettasse che si verificassero anche su Giove, non erano mai stati confermati sul gigante gassoso prima che Giunone li vedesse. La sonda ha trascorso così tanto tempo nella magnetopausa sul lato dell'alba di Giove che è stata in grado di osservarne più di qualsiasi altro veicolo spaziale o telescopio. Ora un team di ricercatori del Southwest Research Institute (SWRI) e dell’Università del Texas a San Antonio ha analizzato i dati di Giunone e ha studiato le onde in dettaglio.

Come si riversano queste onde nello spazio? Il plasma, che brulica di particelle cariche, viene continuamente disperso in tutto il Sistema Solare dal vento solare e finisce inevitabilmente per interagire con il plasma nelle atmosfere esterne dei pianeti.

Giove è circondato da un disco rotante di plasma che raggiunge la sua magnetosfera esterna. In quella posizione c’è tensione magnetica all’interfaccia tra la magnetopausa del pianeta e il vento solare. Questa tensione fa sì che il plasma abbia differenze regionali in velocità e direzione; questo è noto come taglio di velocità.

Se il taglio di velocità supera la tensione magnetica, il confine della magnetopausa viene disturbato e iniziano a formarsi onde. Non è solo il plasma proveniente da una fonte esterna come una stella che può causare questo: il plasma della magnetopausa può anche fluire nel plasma dal livello della magnetosfera proprio sotto di essa. Esiste un particolare flusso di taglio ad alta velocità tra il plasma nella magnetosfera di Giove e la sua magnetoguaina, che si trova proprio sopra la magnetopausa. Questo taglio provoca anche perturbazioni.

Le onde che nascono da tali perturbazioni iniziano a rotolare fino a trasformarsi in enormi vortici. Sebbene le onde KH siano state osservate solo sul lato dell'alba su Giove, è possibile che si formino anche sul lato del tramonto.

"Le fluttuazioni periodiche suggeriscono che la navicella spaziale sta viaggiando attraverso una struttura ondulatoria che potrebbe essere un vortice arrotolato", ha affermato anche il gruppo di ricerca nello studio. “La navicella spaziale si muove dentro e fuori dalla magnetoguaina e dal plasma della magnetosfera [durante la sua orbita], attraversando il confine più volte”.

Giunone è stata in grado di rilevare le onde di plasma altrimenti invisibili con i suoi strumenti ipersensibili. Il suo Jovian Auroral Distributions Experiment (JADE) è costituito da una scatola elettronica e quattro sensori, tre per cercare gli elettroni e uno per identificare gli ioni, l'altro componente del plasma. I sensori di JADE sono in grado di registrare informazioni sull'energia e sulla posizione di queste particelle cariche mentre attraversano il plasma. I magnetometri della suite di strumenti Magnetic Field Investigation (MAG) di Giunone misurano la forza del campo magnetico di Giove, che determina se può essere superato dal plasma del vento solare e quindi causare un'onda KH.

Si ritiene che le onde vorticose del plasma osservate da Giunone spingano particelle più cariche attraverso la magnetopausa, e i dati di Giunone hanno mostrato che le condizioni erano giuste affinché le onde KH si formassero la maggior parte delle volte in cui attraversavano la magnetopausa sul lato dell'alba di Giove. Ciò non significa necessariamente che si siano verificate onde. Ha raccolto prove di onde solo su 19 attraversamenti, quindi c’è ancora qualche incertezza sulla frequenza con cui le onde emergono quando sono presenti le giuste condizioni.