Osservatorio Astronomico Sormano

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Grande Giove !
pubblicato il: 05 ottobre 2016

Nel sistema solare esiste un mondo così grande che potrebbe contenere oltre 1’300 pianeti grandi come la Terra  (vedi Foto 1); lassù si concentra oltre il 70% della massa non solare del nostro sistema che attrae con estrema intensità tutto ciò che gli passa accanto: infatti possiede oltre 60 satelliti ed una corte di parecchie centinaia di migliaia di piccoli asteroidi nei 2 punti lagrangiani a 60° dal pianeta (detti asteroidi greci o troiani a secondo se lo precedono o seguono  lungo l’orbita).  Là i compleanni avvengono con una frequenza di 12 anni circa (tempo che questo gigante gassoso impiega ad orbitare attorno al Sole) e le giornate invece si susseguono frenetiche ogni 10 ore: tutto gira così in fretta che osservando al telescopio il pianeta ci appare panciuto  (c’è una differenza del 7% fra raggio polare e equatoriale) e nel giro di poche ora si nota qualche modifica strutturale nella sua atmosfera fra le nuvole alte che corrono a 450 km/h; c’è un enorme ciclone più grande di tutta la Terra visto anche da Gian Domenico Cassini nel 1665 che da allora non si è ancora esaurito. Per non bastare da quelle parti fa pure molto freddo: la temperatura media è di 121°C sotto zero ed anche i suoi quattro satelliti più famosi non sono messi molto bene da questo punto di vista con una temperatura superficiale fra -170°C di Europa e -140°C di Io!

Si ritiene che un mostro così vorace possieda un enorme nucleo solido pesante circa 15 volte la Terra: là sotto, a circa 60'000 km dalla superficie, si stima una temperatura di  36'000 K con una pressione di 40 milioni di atm; pertanto tutto il carbonio è presente sotto forma di diamante circondato da un involucro di idrogeno metallico in forte rotazione, probabilmente responsabile del più grande campo magnetico planetario del sistema solare: tale campo si estende infatti per mezzo miliardo di km in direzione opposta al Sole.

A causa delle sue dimensioni e dalla sua composizione chimica (86% Idrogeno, 13.6% elio, 0.4% ammoniaca/ acqua/ ...)  può essere definito una stella mancata: infatti le stelle più piccole dell’universo oggi conosciute (le nane rosse) hanno quasi lo stesso volume. Un accrescimento ulteriore durante i primordi del sistema solare, ne avrebbe ulteriormente aumentato la massa che, se fosse cresciuta fino all’8% del Sole, avrebbe permesso al nostro protagonista di innescare al suo interno le reazioni di fusione termonucleare: la Terra si sarebbe trovata quindi ad orbitare in un sistema binario con una secondo sole esterno che di fatto avrebbe cancellato l’astronomia dalle materie di studio con buona pace degli astrofili (in pratica le ore di buio annue si sarebbero ridotte di un terzo e che fatica trovare un novilunio senza soli!). Ciò nonostante questo pianeta irraggia circa una volta e mezza l’energia che riceve dal Sole: ciò è dovuto alla compressione continua dell’atmosfera del pianeta al ritmo di 2 m/secolo.

Intorno a questo strano mondo sta orbitando la sonda Juno della Nasa (vedi Foto 2) che ha raggiunto il suo traguardo (il pianeta Giove, per chi non lo avesse ancora intuito) il 4 Luglio 2016 dopo un viaggio di 3 miliardi di km dalla durata di 5 anni.

Una “mission impossible” o quasi per i tecnici della Nasa che sono finora riusciti nell’intento di portare Juno a soli 4'200 km di altezza dalle nuvole di Giove durante il primo fly-by di Luglio quando la sonda viaggiava alla velocità di circa 60 km/s, relativamente a Giove, il quale allora distava 960 milioni di km! Ovvero una precisione pazzesca (equivalente a centrare una moneta da 1 cent che scappa a 200'000 km/h alla distanza di 2,5 km) senza possibilità di correzione diretta a causa del ritardo temporale di oltre 100 minuti.  A ciò si deve sommare l’ambiente estremo in cui Juno dovrà operare fino all’inizio del 2018: il campo magnetico di Giove è così intenso che gli strumenti di Juno sono stati progettati per sopravvivere almeno 18 mesi ricevendo una dose di radiazione pari ad oltre 100 milioni di raggi X ai denti! Questo campo magnetico, alimentato dalla dinamo interna di Idrogeno metallico è rifornito dalle intense eruzioni vulcaniche di Io che oltre ad essere responsabili degli anelli di Giove, producono anche un flusso di ioni di milioni di Ampere, che tra l’altro genera una forte emissione radio oltre ad intense aurore ai poli!

Pertanto Juno non sarà una missione a lunga durata: tutte le sue orbite sono polari, proprio per evitare di finire nelle zone dove il campo magnetico è troppo intenso. Durante i sorvoli  sarà impegnata in molteplici esperimenti scientifici atti a comprendere le proprietà strutturali e la dinamica di Giove attraverso la misurazione del suo campo magnetico e gravitazionale, la composizione accurata dell’atmosfera con il suo profilo termico e l’abbondanza dell’acqua, la velocità dei venti e l’opacità delle nubi. Guarderemo Giove in tutto lo spettro elettromagnetico: a bordo ci sono camere sensibili all’ultravioletto, all’infrarosso, alle microonde oltre ad un apparecchio fotografico di 11 mm di focale con un campo di 58°, da cui le comunità degli astrofili e dei tecnici attendono meraviglie: infatti l’orbita polare di Juno è perpendicolare al piano Sole-Giove e quindi la sonda vola lungo il terminatore con il massimo avvicinamento sull’equatore dove si prevede una risoluzione di 3 km/pixel contro i 50 km/pixel ai poli. Anche i quattro satelliti medicei saranno oggetto di ripresa: a partire dal 4° perigiove di Novembre 2016 fino al 32° di Settembre 2017 vedremo foto di Io, Europa, Ganimede a Callisto con una risoluzione di circa 150 km/pixel.

Però a causa del rigonfiamento equatoriale, ad ogni giro l’orbita di Juno si schiaccierà, per cui dopo 36 sorvoli nel Febbraio 2018, la missione si concluderà con uno spettacolare tuffo nell’atmosfera di Giove, ripercorrendo la fine della grande missione Galileo della Nasa che fu la prima sonda ad orbitare attorno al pianeta per 8 anni fino al 2003: nel 1995 inoltre sganciò anche un piccolo veicolo rallentato da un paracadute che penetrò fra le nubi di Giove  funzionando per oltre 60 minuti fino alla pressione di 23 atmosfere a 156 km di profondità.

Giove è stata visitata da tutte le missioni inviate ai confini del sistema solare: oltre a Galileo e Juno, in altri sette casi (le due Pioneer, le due Voyager, Ulysses, Cassini e New Horizons) si sfruttò l’effetto fionda per accelerare ulteriormente le sonde e raggiungere le mete definitive. A differenza di tutte le altre, Juno non è alimentata da una sorgente nucleare a radioisotopi (Plutonio 238) ma da tre pannelli solari di 24 m2 ciascuno che rimangono sempre esposti alla debole luce solare (la cui intensità è 25 volte inferiore a quella ricevuta qui sulla Terra) generando i 400 W utili agli strumenti di bordo che hanno una modesta richiesta di energia (piena potenza per 6 ore ogni orbita). Il degrado dei pannelli a causa dell’intenso campo elettromagnetico di Giove è un fattore di rischio che è stato calcolato anche in considerazione della limitata durata della missione.

Al momento della scrittura di questo articolo, Juno ha appena completato il 1° perigiove di fine agosto 2016 e i tecnici stanno preparando la riaccensione dei motori per il 2° incontro del 19 ottobre 2016, quando la traiettoria sarà stabilizzata su un periodo di 14 giorni per ogni successivo sorvolo. Per proteggere gli strumenti a bordo, la Nasa decise di mantenere in stand-by tutta la strumentazione durante l’inserimento orbitale del 4 Luglio, quindi i primi dati scientifici arrivati a Terra sono quelli relativi al fly-by del 26-28 Agosto 2016: un’analisi preliminare mostra vortici ciclonici nei dintorni del polo sud che non erano finora mai stati visti (vedi Foto 3) e una strana corrente a getto in direzione Ovest nel polo Nord. La camera infrarossa ha registrato un’enorme aurora australe e lo strumento Waves ne ha ascoltato i segnali radio “live”: che Giove sia una radio libera sintonizzata su 100 kHz circa lo sapevamo da mezzo secolo... ma nessuno era andato lì a studiarne le “antenne”. Attendiamoci quindi grandi scoperte scientifiche da Juno nei prossimi mesi; ma la scienza guarda sempre avanti e l’ESA ha già programmato il lancio di JUICE nel 2022 e la NASA di Europa Clipper nel 2025 circa. La prima sarà una missione esplorativa di tre satelliti medicei (Europa, Callisto e Ganimede attorno al quale la sonda orbiterà stabilmente durante le fasi conclusive); mentre la seconda sarà concentrata sullo studio della seconda luna di Giove oggetto di interessanti  speculazioni come potenziale culla di vita extraterrestre. Quindi dopo che Juno avrà completato i propri obiettivi dovremo aspettare un decennio prima che si ritorni da quelle parti; è mera fantascienza oggi prevedere di atterrare su Europa per studiare in situ gli oceani sottomarini oppure su Callisto, dove in futuro sarà plausibile installare un’avamposto permanente (i livelli di radiazione superficiale sono inferiori a quelli terrestri, a differenza degli altri satelliti)... ma sognare è gratis e stimola la fantasia!

La partecipazione italiana alla missione si basa sull’esperienza ormai consolidata nel campo degli spettrometri, camere ottiche e radio scienza, in particolare l’Italia ha fornito due strumenti: lo spettrometro ad immagine infrarosso JIRAM (Jovian InfraRed Auroral Mapper) e lo strumento di radioscienza KaT (Ka-Band Translator) che saranno anche utilizzati nella futura missione BepiColombo che l’ESA spedirà verso Mercurio nel 2018. Lo spirito goliardico americano traspare quando si scopre che a bordo ci sono tre piccole statuine Lego (vedi Foto 4) che rappresentano Giove,  la moglie Giunone ed  il nostro Galileo Galilei oltre ad una targa in alluminio (vedi Foto 5) con un estratto dal suo libro Sidereus Nuncius che racconta l’osservazione al telescopio del 11 Gennaio 1610: "Nell'11esimo (giorno), era in questa formazione, e la stella più vicina a Giove era metà della dimensione dell'altra e molto vicina all'altra così che, durante le precedenti notti, tutte e tre le stelle osservate erano della stessa dimensione e distanti ugualmente; così appare evidente che intorno a Giove ci siano tre stelle che si muovono, invisibili a tutti fino ad ora." Un libro fondamentale per la scienza moderna che segnò la fine del geocentrismo, anche se purtroppo Galileo fu tacciato di eresia e costretto all’abiura dalla chiesa cattolica ..che solo parzialmente ammise l’errore nel 1992, cioè 359 anni dopo la condanna.. ma questa è un’altra storia!


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