Da quando la navicella spaziale Voyager 1 della NASA ha incontrato Giove nel marzo 1979, gli scienziati si sono chiesti quale fosse l’origine dei fulmini di Giove. Quell’incontro confermò l’esistenza dei fulmini su Giove, teorizzato da secoli. Ma i dati hanno mostrato che i segnali radio associati ai fulmini non corrispondevano ai dettagli dei segnali radio prodotti dai fulmini qui sulla Terra.
In un nuovo articolo pubblicato su Nature Today, gli scienziati della missione Juno della NASA descrivono i modi in cui il fulmine su Giove è in realtà analogo al fulmine della Terra. Anche se, in qualche modo, i due tipi di fulmini sono opposti polari.
“Non importa su quale pianeta ti trovi, i fulmini agiscono come trasmettitori radio – inviando onde radio quando lampeggiano in un cielo”, ha detto Shannon Brown del Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, California, uno scienziato di Juno e autore principale del documento. “Ma fino a Juno, tutti i segnali di fulmine registrati dai veicoli spaziali (Voyagers 1 e 2, Galileo, Cassini) erano limitati a rilevamenti visivi o dalla gamma chilohertz dello spettro radio, nonostante una ricerca di segnali nella gamma megahertz. Molte teorie sono state offerte per spiegarlo, ma nessuna teoria potrebbe mai ottenere la trazione come la risposta”.
Juno orbita intorno a Giove dal 4 luglio 2016. Tra i suoi strumenti ad alta sensibilità vi è il radiometro a microonde (MWR), che registra le emissioni del gigante del gas su un ampio spettro di frequenze.
“Nei dati dei nostri primi otto flybys, l’MWR di Juno ha rilevato 377 scariche da fulmine”, ha dichiarato Brown.
“Sono stati registrati nelle frequenze megahertz così come nei gigahertz gamma, che è quello che si può trovare con le emissioni di fulmini terrestri. Pensiamo che il motivo per cui siamo gli unici a vederlo sia che Juno sta volando più vicino che mai all’atmosfera gioviana e stiamo cercando una frequenza radio che passi facilmente attraverso la ionosfera di Giove”.
Mentre la rivelazione ha mostrato come i fulmini di Giove sono simili a quello della Terra, il nuovo documento rileva anche che dove questi fulmini lampeggiano su ogni pianeta è in realtà molto diverso.
“La distribuzione dei fulmini di Giove è all’interno di una zona specifica“, ha detto Brown. “C’è molta attività vicino ai poli di Giove, ma nessuna vicino all’equatore. Si può chiedere a chiunque viva ai tropici – questo non vale per il nostro pianeta”.
Perché i fulmini si riuniscono vicino all’equatore sulla Terra e vicino ai poli di Giove? Dobbiamo seguire il calore.
La Terra deriva la stragrande maggioranza del suo calore esternamente dalla radiazione solare, per gentile concessione del nostro Sole. Poiché il nostro equatore sopporta il peso maggiore di questa irradiazione solare, l’aria calda e umida sale (per convezione) più liberamente lì, che alimenta temporali imponenti che producono fulmini.
L’orbita di Giove è cinque volte più lontana dall’orbita solare dell’orbita terrestre, il che significa che il pianeta gigante riceve 25 volte meno luce solare della Terra. Ma anche che l’atmosfera di Giove deriva la maggior parte del suo calore dall’interno del pianeta stesso, questo non rende i raggi del Sole irrilevanti. Forniscono un po’ di calore, riscaldando l’equatore di Giove più dei poli – proprio come riscaldano la Terra. Gli scienziati ritengono che questo riscaldamento all’equatore di Giove sia appena sufficiente a creare instabilità nell’atmosfera superiore, inibendo l’innalzamento dell’aria calda dall’interno. I poli, che non hanno questo calore di livello superiore e quindi nessuna stabilità atmosferica, permettono ai gas caldi provenienti dall’interno di Giove di sollevarsi, guidando la convezione e creando così gli ingredienti per i fulmini.
“Questi risultati potrebbero aiutare a migliorare la nostra comprensione della composizione, della circolazione e dei flussi di energia su Giove”, ha detto Brown. Ma un’altra domanda incombe, ha detto. “Anche se vediamo fulmini vicino a entrambi i poli, perché solo osservati per lo più al polo nord di Giove?
In un secondo articolo di Juno pubblicato oggi su Nature Astronomy, Ivana Kolmašová dell’Accademia delle Scienze Ceca, Praga e colleghi, presenta il più grande database di emissioni radio a bassa frequenza generate dai fulmini intorno a Giove (whistlers) fino ad oggi. Il set di dati di oltre 1.600 segnali, raccolti dallo strumento Juno’s Waves, è quasi 10 volte superiore a quello registrato da Voyager 1. Juno ha rilevato velocità di picco di quattro fulmini al secondo (simili a quelle osservate nei temporali sulla Terra) che è sei volte superiore ai valori di picco rilevati da Voyager 1.
“Queste scoperte potevano avvenire solo con Juno”, ha detto Scott Bolton, ricercatore principale di Juno presso il Southwest Research Institute, San Antonio. “La nostra orbita unica permette alla nostra navicella spaziale di volare più vicina a Giove di qualsiasi altra navicella nella storia, quindi l’intensità del segnale di ciò che il pianeta sta irradiando è mille volte più forte. Inoltre, i nostri strumenti a microonde e a onde di plasma sono all’avanguardia e ci permettono di rilevare anche i deboli segnali dei fulmini dalla cacofonia delle emissioni radio di Giove. “
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