Nuovi risultati dei sorvoli della sonda Juno hanno mostrato come il pianeta Giove e la sua luna Ganimede siano legati da un campo magnetico responsabile delle aurore.

Il 5 luglio 2016, la navicella spaziale Juno della NASA è arrivata su Giove e ha iniziato la sua missione quadriennale (che da allora è stata estesa al 2025) per studiare l’atmosfera, la composizione, la magnetosfera e l’ambiente gravitazionale del gigante gassoso. Juno è la prima missione dedicata allo studio di Giove da quando la sonda Galileo ha studiato il sistema tra il 1995 e il 2003. Le immagini e i dati che ha inviato sulla Terra hanno rivelato molto sull’atmosfera, sul campo magnetico, le aurore, le tempeste polari, la struttura interna e le lune di Giove. La missione Juno ha permesso agli astronomi di saperne di più anche su come i campi magnetici tra alcune lune di Giove e la sua atmosfera porti il gigante gassoso a sperimentare aurore attorno ai suoi poli.

Dopo aver analizzato i dati di Juno, un team di ricercatori del Southwest Research Institute (SwRI) ha osservato come i flussi di elettroni provenienti da Ganimede (la luna più grande di Giove) lasciano un’impronta aurorale nell’atmosfera di Giove. Nello specifico, hanno esaminato i dati ottenuti da Juno durante il sorvolo dell’8 novembre 2020, quando Juno è passata attraverso l’intenso fascio di elettroni che viaggia lungo la linea del campo magnetico che collega Ganimede a Giove.

Studiando la popolazione di particelle lungo questo raggio, rilevando anche a distanza le emissioni aurore associate, sono stati in grado di ottenere nuove informazioni sui misteriosi processi che creano le aurore pubblicando la ricerca su Geophysical Research Letters.

La traiettoria della sonda Juno attraverso il flusso di elettroni che collega Giove alla sua luna Ganimede. Credits: Courtesy of NASA/Southwest Research Institute/JPL-Caltech/Malin Space Science Systems/Kevin M. Gill/Italian Space Agency/Italian National Institute for Astrophysics/Björn Jónsson/ULiège/Bertrand Bonfond/Vincent Hue

Un guinzaglio magnetico

Il dottor Vincent Hue, ricercatore dello SwRI e membro del team della missione Juno, è stato l’autore principale del documento che delinea i risultati. Come ha spiegato in un recente comunicato stampa “le lune più massicce di Giove creano ciascuna le proprie aurore sui poli nord e sud del pianeta. Ogni impronta aurorale, come le chiamiamo noi, è collegata magneticamente alla rispettiva luna, un po’ come un guinzaglio magnetico collegato alla luna che brilla su Giove stesso.

Sulla Terra, l’Aurora Boreale e l’Australis sono il risultato di particelle solari che raggiungono la magnetosfera terrestre. Queste particelle sono incanalate da linee di campo magnetico verso le regioni polari dell’atmosfera terrestre, dove producono incredibili spettacoli di luce.

La situazione è simile per Giove, dove le aurore sono causate dalle interazioni tra gli elettroni nella sua massiccia magnetosfera e le molecole nella sua atmosfera.

Tuttavia, le aurore di Giove sono molto più intense di quelle della Terra e anche le sue lune più grandi (Io, Europa, Ganimede e Callisto) sperimentano aurore nelle loro ridotte atmosfere.

Prima di Juno, sapevamo che queste emissioni possono essere piuttosto complesse, che vanno da un singolo punto aurorale a più punti, che a volte seguono una cortina aurorale che abbiamo chiamato la coda dell’impronta. Juno, volando estremamente vicino a Giove, ha rivelato che questi punti aurorali sono ancora più complessi di quanto si pensasse in precedenza.

Immagine scattata da Hubble con la luna Ganimede che si nasconde dietro il pianeta Giove. Credits: NASA, ESA and E. Karkoschka (University of Arizona)

Ganimede

Il ruolo svolto da Ganimede in questa attività aurorale è di particolare interesse per una caratteristica unica che possiede. Ganimede ha il suo campo magnetico, a differenza di ogni altra luna del Sistema Solare (e di ogni pianeta roccioso a parte la Terra). Simile a come un effetto dinamo all’interno della Terra porta alla magnetosfera terrestre, si ritiene che il campo magnetico di Ganimede derivi dalle forze di marea che portano all’azione tra il suo nucleo esterno liquido e il nucleo interno solido. L’interazione tra la magnetosfera più piccola di Ganimede con la massiccia magnetosfera di Giove crea onde che accelerano gli elettroni lungo le linee del campo magnetico del gigante gassoso.

L’orbita polare della sonda Juno l’ha fatta volare attraverso questo “filo” di elettroni, consentendo alla navicella spaziale di studiare l’ambiente delle particelle usando il suo Jovian Auroral Distributions Experiment (JADE), lo spettrometro ultravioletto (UVS) e il magnetometro Fluxgate (MAG).

Laddove JADE ha misurato gli elettroni che viaggiano lungo le linee del campo magnetico, l’UVS ha ripreso la relativa impronta aurorale nell’atmosfera di Giove. In questo modo Juno ha misurato la “pioggia” di elettroni e osservato contemporaneamente la luce UV creata una volta raggiunta l’atmosfera di Giove. Tuttavia, mentre le precedenti misurazioni di Juno hanno mostrato che grandi perturbazioni magnetiche accompagnavano i fasci di elettroni, questa volta Juno non ha osservato perturbazioni. Secondo l’analisi del team, questi risultati potrebbero confermare una teoria vecchia di dieci anni sulla morfologia delle impronte aurorali. Secondo questa teoria, gli elettroni accelerati in entrambe le direzioni lungo il raggio sono responsabili delle variazioni dei punti delle impronte aurorali.

Nel gennaio del 2021, la NASA ha esteso la missione Juno, fissando una nuova data di fine per settembre 2025 (o quando il veicolo spaziale esaurirà il carburante). Questa seconda estensione della missione consentirà a Juno di studiare più da vicino le lune di Giove in previsione di missioni future come la JUICE dell’ESA, il cui lancio è previsto nel 2023 e arriverà su Giove nel 2031 concentrandosi su Ganimede e un sorvolo di Europa.

Nel frattempo, la missione Europa Clipper della NASA arriverà intorno a Giove entro il 2030 e trascorrerà i prossimi quattro anni (salvo estensioni) studiando esclusivamente Europa.

Riferimenti: UniverseToday, Southwest Research Institute

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