La spettacolare atmosfera di Giove

Questo post è estratto dal mio libro La straordinaria bellezza dell'Universo

L’immensa atmosfera di Giove è la più caotica e attiva del Sistema Solare. Eppure, a 800 milioni di chilometri dal Sole, l’energia che riceve è 25 volte inferiore di quella che sulla Terra genera venti e tempeste. Il gigante gassoso custodisce un segreto: produce una grande quantità di energia ed è questa che mantiene così attiva la sua circolazione. Non si tratta dell’energia delle stelle, ma di una più banale esperienza che tutti coloro che hanno studiato fisica al liceo hanno fatto, almeno sulla carta: quando si comprime un gas questo si scalda, emettendo quindi energia sotto forma di calore. È la stessa fonte di energia che gli astronomi del diciannovesimo secolo avevano ipotizzato per il Sole; solo che questa volta funziona davvero.

La grande macchia rossa fotografata dalla sonda Juno

Immaginiamo di avere una palla di gas da 140 mila chilometri di diametro e di comprimerla grazie alla sua stessa gravità, molto più intensa di quella terrestre. L’energia rilasciata può essere sufficiente per alimentare un irrequieto motore fatto di nubi a una temperatura di -120°C e composte da tutti quegli elementi che insieme rappresentano appena il 2% della massa del pianeta: acqua, ammoniaca, metano e zolfo, in cristalli di ghiaccio o in goccioline. Sono questi rarissimi composti a dipingere tutti questi straordinari colori che possiamo osservare in quella che senza dubbio è l’atmosfera più bella di tutto il Sistema Solare.

Se potessimo orbitare attorno a Giove alla stessa quota della Stazione Spaziale Internazionale qui sulla Terra, a 400 km dalla sommità delle nubi, capiremmo quanto è grande. A quella distanza avremmo la terribile impressione di stare per essere inghiottiti dalle sue nubi minacciose e dalle sconvolgenti tempeste. Non riusciremmo ad apprezzare la curvatura del pianeta e ci sembrerà di percorrere le acque agitate che sovrastano la porta degli inferi. Quando sorvoleremo la grande macchia rossa, la sua imponente forma occuperà metà esatta del nostro cielo e si staglierà da un orizzonte all’altro, senza vederne la fine. È questo il ciclone più imponente e duraturo del Sistema Solare, un immenso turbinio di nuvole lungo due volte la Terra, largo una e che imperversa da almeno 400 anni. Non c’è stato un momento della nostra storia in cui abbiamo visto Giove al telescopio privo della sua caratteristica più spettacolare. Sarà silenzioso ma spaventoso, al punto che la nostra mente si convincerà di sentire l’impossibile frastuono di quei venti a 500 km/h che sferzano ogni cosa che incontrano e il rumore assordante di fulmini migliaia di volte più potenti di quelli terrestri.

Le eruzioni vulcaniche più grandi del Sistema Solare

Il vulcanesimo è un fenomeno comune sulla Terra, e sembra pure aver giocato un ruolo molto importante nel creare un'atmosfera e permettere agli esseri viventi di prosperare. Sono pochi i pianeti con vulcani attivi: probabilmente solo Venere mostra segni di eruzioni, almeno in tempi geologicamente recenti (qualche milione di anni), ma il Sistema Solare non è formato solo da pianeti.

Se vogliamo cercare il mondo più vulcanico in assoluto, dobbiamo spingerci a circa 800 milioni di chilometri dal Sole, circa 650 dalla Terra, su un corpo celeste che a prima vista nessuno avrebbe pensato potesse essere così attivo: Io. No, non sono impazzito credendo di essere un vulcano posto a centinaia di milioni di chilometri dal Sole. Io è una delle quattro principali lune di Giove, scoperte da Galileo Galilei nel 1609, all'alba della storia delle osservazioni al telescopio. Poco più grande della nostra Luna (ha un diametro di soli 180 km maggiore), posto in una zona del Sistema Solare che anche alla luce fioca del Sole sperimenta temperature di -140°C, privo di atmosfera, è questo il mondo più attivo del Sistema Solare con centinaia, se non migliaia, di vulcani in eruzione su tutta la sua superficie.

Come si spiega la presenza di un gran numero di vulcani attivi, quando il corpo celeste più simile per dimensioni e massa, la nostra Luna, è geologicamente morta da miliardi di anni? Il segreto non è Io ma la sua posizione. Se prendessimo la Luna o qualsiasi altro corpo celeste di dimensioni paragonabili e lo ponessimo nella stessa orbita di Io, si accenderebbe in breve tempo di centinaia di imponenti vulcani.

L'enorme attività di Io è da imputare all'ingombrante vicino: Giove, il gigante del Sistema Solare, oltre 300 volte più massiccio della Terra e 11 volte più grande. Non è difficile, a questo punto, immaginare gli effetti di un padrone di casa di così spropositate dimensioni. Io orbita a una distanza dal centro di Giove di circa 420 mila km, simile a quella del sistema Terra-Luna. E se la Terra è stata in grado, a causa della forza di marea che esercita sulla Luna, di rallentarne la rotazione sul proprio asse fino a renderla uguale al periodo di rivoluzione, di innescare, probabilmente, decine di eruzioni vulcaniche quando il suo interno era ancora caldo e tuttora riesce a stirare la roccia di centinaia di metri e provocare deboli lunamoti a causa dello stress che esercita sulla superficie, cosa succederebbe se sostituissimo il nostro piccolo pianeta con un gigante come Giove?

Io transita su Giove e mostra un enorme vulcano.

Su Io le forze di marea sono estremamente violente, al punto da deformare l'intero corpo celeste di diversi chilometri e di mantenere, a causa del calore sprigionato dalle rocce che si deformano e sfregano le une contro le altre, un interno fuso e una crosta fratturata in centinaia di punti da cui esce il magma.
A rendere ancora più efficace il vulcanesimo di Io concorrono anche gli altri satelliti galileiani, tutti più massicci e su orbite relativamente vicine. Di conseguenza, non è solo Giove a stirare la luna ma anche la forza di marea esercitata dagli altri satelliti nei punti orbitali in cui si trovano a passare a breve distanza da Io. Il satellite, quindi, viene continuamente stirato in direzioni differenti nel corso della sua veloce orbita intorno a Giove, che ha una durata di meno di due giorni e viene percorsa a una velocità media di 17300 km/h (4,8 km/s!). L'accumulo di tutta questa energia trova quindi un'unica valvola di sfogo: immensi fenomeni di vulcanesimo che rigenerano di continuo tutta la sua superficie, che non a caso risulta priva di crateri da impatto.

Le eruzioni vulcaniche di Io sono talmente enormi che sono state pure osservate dalla Terra dal telescopio spaziale Hubble. Le piume di magma, grazie alla ridotta forza di gravità, circa 1/5 di quella terrestre, si sollevano dalla superficie per centinaia di chilometri, per poi ricadere in spettacolari fontane incandescenti che riescono a coprire migliaia di chilometri di superficie. Sarebbe uno scenario apocalittico se accadesse sulla Terra, ma alla debita distanza di 650 milioni di chilometri diventa uno spettacolo di assoluta bellezza, una delle tantissime imponenti, eleganti e straordinarie manifestazioni della Natura.

Il vulcano Tvashtar in eruzione immortalato da New Horizons.

La più bella fotografia di un'eruzione vulcanica su Io è stata catturata però da un'insospettabile sonda: New Horizons. Nel suo viaggio quasi decennale verso Plutone, nel 2007 si avvicinò a Giove, dal quale avrebbe preso la spinta per raggiungere il pianeta nano. Nel mezzo della numerosa corte di satelliti del gigante gassoso, New Horizons attivò la strumentazione e riuscì per la prima volta nella storia a filmare un'eruzione vulcanica di un altro mondo. Io, per gran parte illuminato dalla luce riflessa da Giove, mostra il vulcano Tvashtar, nei pressi del suo polo nord, che immette fino a 400 km di altezza una fontana di lava che ricade al suolo con un'eleganza e un'imponenza che hanno pochi eguali nel Sistema Solare e nella parte di Universo che conosciamo. Se questo vulcano si fosse trovato sulla Terra, i suoi zampilli di lava avrebbero raggiunto addirittura la Stazione Spaziale Internazionale e sarebbero poi ricaduti su una superficie con il diametro dell'Italia intera!


Iniziò così, forse un po' in sordina, anche la straordinaria avventura di New Horizons, che diede una spettacolare prova di cosa era in grado di fare la sua sofisticata strumentazione di bordo. Come sono andate po le cose ormai lo sappiamo: New Horizons ha raggiunto Plutone e ci ha svelato un mondo che nessuno sulla Terra si sarebbe aspettato di trovare.

Per approfondire: http://www.nasa.gov/multimedia/imagegallery/image_feature_956.html
http://www.nasa.gov/topics/solarsystem/features/io-volcanoes-displaced.html

Un asteroide impatta (di nuovo) su GIove

Giove ha da poco passato l'opposizione e si trova quindi nel periodo migliore dell'anno per essere osservato. Grazie alla numerosa schiera di appassionati di astronomia e di fotografia planetaria, il gigante gassoso è continuamente monitorato con un'ottima risoluzione e può quindi regalare sorprese inaspettate.

L'impatto scoperto dall'austriaco Kernbauer

Lo scorso 17 Marzo, alle ore 00:17 UT (Tempo Universale) è arrivato il momento di una di quelle sorprese che ogni appassionato spera di ricevere e che di certo ci fanno ben comprendere come l'Universo non sia affatto un luogo statico e pacifico come potremmo erroneamente pensare.
Almeno due osservatori indipendenti hanno registrato un breve flash proveniente dal bordo del pianeta gassoso, che ha raggiunto una luminosità superiore a quella dei satelliti medicei. L'evento è stato scoperto per primo dall'astronomo dilettante austriaco Kernbauer e poi confermato da
John McKeon, a nord di Dublino.
Con molta probabilità il flash, della durata dell'ordine di un secondo, è associabile all'impatto di un piccolo asteroide o di una cometa con l'atmosfera del gigante gassoso.

L'impatto confermato da John McKeon

Non sono ancora disponibili stime delle dimensioni del corpo celeste che ha deciso di soccombere all'enorme forza di gravità di Giove e nemmeno una stima precisa della posizione, anche a causa del fatto che l'evento si è verificato proprio nei pressi del bordo, laddove la determinazione esatta della posizione presenta grossi problemi, all'altezza della banda equatoriale nord. L'impatto è comunque reale perché è stato registrato dalle camere planetarie che molti astronomi dilettanti utilizzano per catturare splendide immagini in alta risoluzione dei pianeti, quindi su un supporto di certo ben più oggettivo dell'occhio umano. I due video che mostrano il flash sono stati pubblicati su YouTube e sono visualizzabili qui e qui.

Osservando a occhio i filmati disponibili è ragionevole stimare che il corpo impattante potrebbe avere avuto un diametro massimo di qualche decina di metri, probabilmente non troppo dissimile dal meteorite di 17 metri di diametro che nel Febbraio del 2013 solcò i cieli della Siberia, portandosi dietro una lunga scia di danni causati dalle onde d'urto generate dall'impatto con gli strati atmosferici più densi, a circa 30-50 km di altezza. Si tratta tuttavia di una rozza stima, perché l'evento potrebbe essere avvenuto nella porzione di Giove non visibile dalla Terra in quel momento. Se questa ipotesi si rivelasse vera, l'energia liberata potrebbe essere stata maggiore, quindi l'asteroide (o la cometa) aumentare di dimensioni.
Sarà interessante notare l'eventuale presenza di cicatrici nell'atmosfera di Giove, che potrebbero presentarsi come delle zone molto scure, quasi come l'ombra lasciata dal passaggio di un satellite mediceo, ma dalla forma più irregolare. Queste cicatrici sono lasciate dagli impatti più violenti che hanno un'alta penetrazione nell'atmosfera gioviana, al punto da bloccare in modo temporaneo i possenti moti convettivi che mantengono sempre in movimento i gas atmosferici. Se il corpo celeste era più grande di 10-20 metri potrebbe aver lasciato una traccia visibile anche con telescopi di piccolo diametro (10 cm).

Assistere in diretta all'impatto di un asteroide, o una piccola cometa, con un corpo celeste che si trova a una distanza che non ha bisogno di scomodare l'anno luce per essere espressa, e che orbita attorno alla nostra stessa stella, rappresenta di certo una forte emozione ma anche un piccolo campanello d'allarme perché ci rende partecipi in prima persona, e quasi in diretta, di quanto sia affollato il Sistema Solare, quindi potenzialmente pericoloso.


Una zona più affollata del previsto
L'impatto registrato lo scorso 17 Marzo non è infatti che l'ultimo di una lunga serie.
L'evento più spettacolare e violento è avvenuto nell'estate del 1994 con una ventina di frammenti della cometa Showmaker-Levy 9 che hanno lasciato profondi e duraturi segni nell'atmosfera di Giove, grandi fino al diametro del nostro pianeta. Fu la prima volta che l'essere umano osservava un oggetto schiantarsi contro un pianeta.

Tutti gli altri impatti registrati risalgono agli ultimi 7 anni e sono opera di astronomi dilettanti.
Il 19 Luglio 2009 l'australiano Anthony Wasley ha scoperto per primo le cicatrici lasciate da un probabile impatto asteroidale, simili a quelle prodotte dai frammenti cometari del 1994. Nessuno, però, aveva assisito in diretta all'evento vero e proprio, che si è stimato essere stato prodotto da un asteroide compreso tra 200 e 500 metri di diametro.
Il 3 Giugno 2010 il famoso imager planetario Christopher Go ha registrato per la prima volta il flash prodotto dall'ingresso nell'atmosfera Gioviana di un asteroide o una cometa dal diametro di una decina di metri.
Il 20 Agosto dello stesso anno sempre Go, con la conferma di altri osservatori, registrò un altro flash associabile a un nuovo impatto.
Il 10 Settembre 2012 un altro flash associato a un impatto è stato avvistato questa volta visualmente dall'astronomo dilettante Dan Petersen e poi confermato da una ripresa di George Hall. Erano quindi quattro anni e mezzo che non si osservavano più eventi di questo tipo, che ora molti planetologi ritengono più frequenti di quanto si pensasse prima del prezioso aiuto arrivato dalla comunità amatoriale nel corso degli ultimi 10 anni.
Capire quanto sia affollato il Sistema Solare e il ruolo che ha Giove nel proteggerci attirando su di sé molte comete e asteroidi sono attività fondamentali per ogni abitante della Terra che spera che la sua e le altre specie possano sopravvivere ancora per molto tempo.

30 giugno: uno spettacolare avvicinamento tra Venere e Giove [aggiornato]

Giove e Venere il 28 giugno 2015

Venere e Giove, i due astri che possiamo ammirare poco dopo il tramonto del Sole, si stanno avviando verso uno spettacolare incontro. Il 30 giugno saranno separati di appena 20 minuti d'arco, ovvero una distanza inferiore di 1/3 al diametro della Luna piena visibile a occhio nudo. Questa sarà anche la minima distanza apparente ai quali li potremo vedere questa stagione. Dopo un veloce "bacio" i due astri si separeranno in modo evidente già nei giorni successivi.

Giove e Venere il 23 febbraio 1999

Sebbene siano nella realtà separati da centinaia di milioni di chilometri, questo avvicinamento, che viene anche chiamato congiunzione (sebbene il termine abbia formalmente un significato un po' più specifico) ce li fa sembrare vicinissimi nel cielo. Ben più brillanti di qualsiasi altra stella, è impossibile non notarli a occhio nudo.

La congiunzione stretta del 30 giugno è seconda solo a quello record del Febbraio 1999, quando i due pianeti si portarono ad appena 9 minuti d'arco di distanza e apparivano simili a uno strano disco volante.



Ecco qui una foto effettuata attraverso il mio telescopio da 235 mm di diametro del momento di massimo avvicinamento. Entrambi i pianeti si potevano osservare insieme fino a 100 ingrandimenti, sufficienti per mostrare la fase di Venere, le 4 principali lune di Giove e i dettagli dell'atmosfera del gigante. Un'emozione indescrivibile, soprattutto se ci si sforza di pensare che quei due puntini in realtà sono mondi distanti decine e centinaia di milioni di chilometri. Fantastico!

Una ripresa di Giove del 30 Dicembre scorso

A causa dei miei impegni e del fatto che ormai mi sono trasferito a tempo pieno a Bologna, effettuare immagini in alta risoluzione è diventata purtroppo cosa rara.
Il mio C14 infatti se ne sta in balcone a Perugia e posso utilizzarlo solamente nei fine settimana. Ma trovare tempo bello e buon seeing su quattro giorni al mese comincia a diventare qualcosa di molto, molto difficile.

In questo modo l'opposizione di Giove è ormai passata da qualche mese e io sono riuscito a ottenere solamente un'immagine, per di più ai limiti della decenza.
Pazienza; questo è quello che ha passato il convento, meglio accontentarsi sperando che la bella stagione arrivi presto.

Lo spettacolo della Luna, Venere e Giove vicini nel cielo

Nei giorni passati una sottile falce lunare quasi distesa sull'orizzonte ha dato spettacolo assieme ai pianeti più brillanti del cielo: Venere e Giove.

Luna, Venere e Giove nel cielo di Bologna

L'emozionante quadro cosmico si è protratto per tutta la scorsa settimana e spero proprio che anche voi ve lo siate potuto godere.
Pubblico qui il mio piccolo contributo; uno scatto effettuato dal terrazzo della mia casa di Bologna. La luce del tramonto, la neve ancora presente sui tetti e sulle colline, hanno reso ancora più spettacolare la visione dei tre corpi celesti perfettamente allineati.
L'immagine non è stata ritoccata: gli aloni luminosi attorno ai corpi celesti sono naturali e prodotti dalle sottili nubi ancora illuminati dalla luce del Sole tramontato e resa rossa da una tenue foschia.
La Natura molto spesso è più brava di qualsiasi operazione di foto-ritocco!


Per gli amanti dei dati tecnici: Canon 450D, obiettivo da 18 mm f4.5, 400 ISO, esposizione di 8 secondi.

Aspettiamo il prossimo mese per assistere ad un altro allineamento, con Giove e Venere molto più vicini di ora!

Due nuove lune per Giove!

Giove è il pianeta più grande del Sistema Solare, con una forza di gravità così intensa da creare disturbi fino a centinaia di milioni di chilometri di distanza.

Il movimento rispetto alle stelle di una delle due nuove lune

Di conseguenza, non deve studipe che il pianeta gassoso abbia intorno a se una vera e propria flotta di lune.
Le più grandi sono le quattro scoperte da Galileo Galilei nel 1610, chiamate: Io, Europa, Ganimede e Callisto.
Oltre a queste quattro ne esistono molte altre di dimensioni nettamente inferiori. La loro forma irregolare ci dice che probabilmente sono asteroidi catturati dall'intenso campo gravitazionale del pianeta qualche miliardo di anni fa.
Fino a pochi giorni fa il numero delle luce di Giove era fermo a 64, ma attualmente è salito a 66 grazie alla recente scoperta di altri due satelliti artificiali risalente allo scorso Settembre.

Con la denominazione provvisoria S/2011 J1 e S/2011 J2 i satelliti sono i più piccoli mai individuati, con un diametro stimato non maggiore di un chilometro. Si pensa che anche questi siano quindi piccoli asteroidi catturati durante un passaggio ravvicinato. Il loro moto attorno a Giove si compie in modo retrogrado, ovvero nel senso contrario rispetto a quello delle altre lune interne.
Oltre al diametro veramente ridotto, le due lune orbitano così lontano da Giove che impiegano 580 e 726 giorni per compiere un giro completo.

La debolezza e soprattutto la grande distanza dal pianeta sono i motivi per cui le due lune si sono scoperte solamente adesso e sono state mancate sia dalle sonde che negli anni passati si sono avvicinate al pianeta (Voyager 1 e 2, Pioneer 11) che dalla sonda Galileo, rimasta più di dieci anni in orbita attorno a Giove.

I due satelliti scoperti, però, potrebbero essere solamente i primi di una famiglia che ne potrebbe contare almeno altri 100, con dimensioni e proprietà simili. Gli astronomi in effetti sono convinti che satelliti di queste caratteristiche potrebbero essere presenti attorno a tutti gli altri pianeti gassosi, a cominciare da Saturno.

Scoprire queste particolari famiglie di lune sarebbe molto importante per comprendere l'ambiente nel quale è nato il Sistema Solare e ricostruire le prime, intense, fasi evolutive.
Tutte le lune più grandi ed interne si pensa infatti si siano formate dallo stesso materiale che ha generato il pianeta, mentre questi piccoli ed irregolari satelliti hanno buone probabilità di essere stati catturati successivamente dai campi gravitazionali.
Capire quanti satelliti di questo tipo esistono attorno ai pianeti esterni, ci potrebbe dare ottime indicazioni sulla quantità di materiale presente al tempo della formazione del Sistema Solare; un piccolo pezzo in più per completare il complesso puzzle della nascita e del successivo sviluppo dei pianeti così come li conosciamo.