Giove è stato osservato con SOFIA percorrendo la fessura spettroscopica FORCAST attraverso il pianeta. Il pannello di sinistra mostra un'immagine in luce visibile di Giove con rettangoli blu che illustrano l'orientamento e le dimensioni della fenditura FORCAST. Per ogni puntamento del telescopio, lo spettro è stato realizzato in ogni posizione lungo la fenditura. I due pannelli di destra mostrano le immagini SOFIA di Giove ottenute combinando le lunghezze d'onda in due delle fenditure. La Grande Macchia Rossa di Giove è evidente e ha ruotato tra le diverse osservazioni. Il contenuto totale delle informazioni è costituito da immagini complete di Giove a tutte le lunghezze d'onda comprese tra 17,9 e 32,9 micron, o equivalente, spettri in ogni posizione. Credito:Immagine a luce visibile:Anthony Wesley. Scansione a fessura FORCAST:NASA/SOFIA/Fletcher et al.
Per la prima volta dalle missioni gemelle della navicella spaziale Voyager nel 1979, gli scienziati hanno prodotto mappe nel lontano infrarosso di Giove utilizzando l'Osservatorio stratosferico per l'astronomia infrarossa della NASA, SOFIA. Queste mappe sono state create dagli studi dei ricercatori sulla circolazione dei gas all'interno dell'atmosfera del pianeta gigante gassoso.
Le osservazioni all'infrarosso forniscono dettagli non possibili ad altre lunghezze d'onda. Quando i pianeti gassosi come Giove vengono studiati con la luce visibile, possono solo vedere la luce che si riflette dalla sommità delle nubi di gas che compongono l'atmosfera. L'uso della luce a infrarossi consente agli scienziati di vedere oltre le nuvole e negli strati profondi dell'atmosfera, fornendo una visione tridimensionale del pianeta e la capacità di studiare come i gas circolano all'interno dell'atmosfera.
Leigh N. Fletcher dell'Università di Leicester, Inghilterra, ha guidato un team di ricercatori che ha utilizzato il telescopio SOFIA e i dati della telecamera a infrarossi Faint Object per il telescopio SOFIA, noto come FORCAST, per fare queste osservazioni. La squadra di Fletcher stava cercando i due tipi di idrogeno molecolare, chiamati "para" e "orto" – differenziati dal fatto che i loro protoni abbiano spin allineati o opposti. La frazione di idrogeno nel sapore "para" è un buon indicatore della risalita di gas dalle profondità dell'atmosfera del pianeta. Questa interazione delle molecole di gas è stata osservata a lunghezze d'onda infrarosse comprese tra 17 e 37 micron, una gamma di spettro che è in gran parte inaccessibile ai telescopi terrestri.
Gran parte dell'attuale comprensione dei modelli di circolazione di Giove si basa sui risultati delle missioni spaziali del passato, compresa la missione Voyager, Missione Galileo (1989-2003), e la navicella Cassini, che ha sorvolato Giove nel 2000. La posizione aerea di SOFIA, oltre il 99 percento del vapore acqueo che blocca gli infrarossi della Terra, abbinato al potente strumento FORCAST, fornisce una delle poche strutture attuali in grado di studiare la circolazione atmosferica complessiva di Giove. Queste nuove osservazioni SOFIA consentono di confrontare come la circolazione atmosferica di Giove è cambiata nel tempo.
Le immagini di SOFIA rivelano diverse caratteristiche interessanti. Il freddo, la macchia rossa nell'emisfero australe indica una risalita di gas che sta raffreddando l'atmosfera. La struttura della zona di cintura vicino all'equatore mostra che l'equatore è freddo e circondato da cinture calde di gas che affonda. Il riscaldamento atmosferico dell'aurora gioviana nelle zone settentrionali del pianeta indica la presenza di metano ed etano nella stratosfera. Le osservazioni uniche di SOFIA sul confronto tra orto e paraidrogeno rivelano un andamento graduale dalle regioni equatoriali a quelle polari.
Sulla base di osservazioni precedenti, Il gruppo di ricerca di Fletcher ha ipotizzato che Giove dovrebbe avere equilibrio ovunque nella sua atmosfera, ma trovarono che a basse latitudini nei tropici c'è un mescolamento significativo. Le aureole possono influenzare questa miscelazione, ma sono necessarie ulteriori osservazioni per comprendere meglio i processi nel tempo. I risultati delle osservazioni del team Fletcher sono stati recentemente pubblicati sulla rivista Icaro .
"Questi risultati dimostrano che dalla Terra ora possiamo catturare una qualità simile di osservazioni spazialmente risolte come possiamo ottenere da missioni spaziali come Voyager, " ha detto Fletcher. "Queste osservazioni SOFIA colmeranno il divario nella copertura della lunghezza d'onda degli osservatori spaziali attuali e futuri e forniranno loro un contesto spaziale e temporale".
