L’origine della Macchia Rossa di Giove

Crediti: NASA, ESA, I. de Pater, and M. Wong (UC Berkeley)

Secondo una nuova analisi dei dati dalla missione Cassini, il colore rossiccio della Grande Macchia Rossa di Giove è probabilmente dovuto alla scissione di sostanze chimiche semplici presenti nell’atmosfera superiore del pianeta, sotto l’effetto della radiazione solare. Un risultato che contraddice l’altra più importante teoria per spiegare l’origine della sorprendente chiazza colorata, secondo cui le sostanze chimiche rossastre vengono invece prodotte sotto le nubi di Giove per poi risalire verso gli strati più esterni. I risultati sono stati presentati questa settimana da Kevin Baines del Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA al meeting annuale della Divisione per le scienze planetarie dell’American Astronomical Society, in corso a Tucson, in Arizona. Baines e i suoi colleghi al JPL sono arrivati alle loro conclusioni utilizzando una combinazione di dati dal flyby di Cassini su Giove del dicembre 2000 e di esperimenti di laboratorio.

In laboratorio, i ricercatori hanno bombardato con luce ultravioletta una miscela gassosa di ammoniaca e acetilene, composti chimici notoriamente presenti su Giove, per simulare gli effetti che la radiazione solare può avere su questi elementi alla sommità delle nuvole nella Grande Macchia Rossa. L’esperimento ha prodotto una sostanza rossastra, che è stata confrontata con le osservazioni della Grande Macchia Rossa effettuate dallo spettrometro VIMS di Cassini. I ricercatori hanno scoperto che le proprietà di dispersione della luce del loro purpureo intruglio ben si abbinavano a un modello della Grande Macchia Rossa, in cui il materiale di colore rosso staziona esclusivamente nelle parti più esterne della formazione ciclonica.

«I nostri modelli suggeriscono che la maggior parte della Grande Macchia Rossa possieda in realtà un colore piuttosto insignificante al di là dello strato superiore di nubi di materiale rossastro», ha detto Baines. «Sotto questa ‘scottatura’ rossiccia, troveremmo probabilmente nubi biancastre o grigiastre». Il ricercatore ha sottolineato come questa teoria dell’agente colorante limitato alla parte superiore delle nuvole sia nettamente in contrasto con la spiegazione concorrente, che presuppone che il colore rosso del sito sia dovuta a sostanze chimiche formatesi in strati più profondi e poi risalite fino alle nuvole visibili dall’esterno del pianeta. Secondo Baines, un punto debole di questa teoria è che se il materiale rosso provenisse dal basso, dovrebbe essere presente a diverse quote, non solo alla sommità delle nuvole, il che dovrebbe rendere la Macchia Rossa più rossa ancora di quel che si osserva.

Giove e la Macchia ripresi in diversi momenti dal Telescopio Spaziale Hubble. Crediti: NASA, ESA, A. Simon (Goddard Space Flight Center)

Giove è composto quasi interamente da idrogeno ed elio, con appena una spolverata di altri elementi. Gli scienziati sono interessati a capire quali combinazioni di elementi diano origine alla tavolozza su cui il pianeta gigante basa il suo raffinato make-up. Diverse aree di Giove mostrano tonalità miste di arancioni e marroni, oltre a sfumature di rosso: sono zone in cui il chiaro strato superficiale di nubi è più sottile, lasciando trapelare la colorazione delle sostanze presenti in piani più bassi. Giove possiede tre strati di nubi principali, che occupano quote specifiche nei suoi cieli; dal più alto al più basso sono: ammoniaca, idrosolfuro di ammonio e vapore d’acqua.

Per riprodurre il peculiare rosso della Grande Macchia, Baines e colleghi erano inizialmente partiti da una molecola più complessa, l’idrosolfuro di ammonio. Ma esponendola alla radiazione ultravioletta hanno rapidamente scoperto che, invece di un colore rosso, i prodotti del loro esperimento assumevano una brillante tonalità di verde. Questo risultato negativo non ha scoraggiato i ricercatori, ma li ha anzi spinti a cercare combinazioni semplici di ammoniaca con idrocarburi che sono comuni ad alte quote attorno a Giove. E proprio il prodotto della decomposizione con luce ultravioletta di ammoniaca e acetilene si è rivelato quello che corrispondeva meglio ai dati raccolti da Cassini.

La Grande Macchia Rossa è una formazione larga due volte la Terra, presente nell’atmosfera di Giove da lungo tempo. Per quanto riguarda il motivo per cui il colore rosso intenso si osservi solo nella Grande Macchia Rossa, oltre che in alcuni punti molto più piccoli del pianeta, i ricercatori ritengono che l’altitudine giochi un ruolo chiave. «La Grande Macchia Rossa è molto alta», ha detto Baines. «Raggiunge quote molto più elevate rispetto alle altre nuvole su Giove.»

Il team ritiene che la maggiore altezza della Macchia possa essere responsabile sia per l’attivazione del meccanismo di arrossamento che per la sua amplificazione, in quanto i venti che in essa spirano trasportano particelle di ammoniaca ghiacciata più in alto nell’atmosfera, dove sono esposte a una maggiore quantità di luce ultravioletta solare. Inoltre, la natura a vortice della Macchia confina le particelle, impedendo loro di disperdersi. Tutto ciò porta la colorazione rossastra sulla sommità delle nuvole ad assumere un’intensità superiore a quella che ci si potrebbe altrimenti aspettare.

Fonte: Media INAF | Scritto da Stefano Parisini