Figura 1. Un'immagine infrarossa a colori composita di Giove rivela particelle di foschia su una gamma di altitudini, come si vede nella luce solare riflessa. L'immagine è stata scattata utilizzando il telescopio Gemini North con il Near-InfraRed Imager (NIRI) il 18 maggio, 2017, un giorno prima del sesto passaggio ravvicinato ("perijove") della missione Juno del pianeta. I filtri colorati coprono lunghezze d'onda comprese tra 1,69 e 2,275 micron e sono sensibili a pressioni da 10 millibar a 2 bar. La Grande Macchia Rossa (GRS) appare come la regione più luminosa (bianca) a queste lunghezze d'onda, che sono principalmente sensibili alle nuvole e alle foschie d'alta quota vicino e sopra la parte superiore della regione convettiva di Giove, rivelando che il GRS è una delle caratteristiche più alte dell'atmosfera di Giove. Le caratteristiche che appaiono giallo/arancio ai poli di Giove derivano dal riflesso della luce solare dalle nebbie ad alta quota che sono i prodotti della chimica correlata alle aurore nella stratosfera superiore del pianeta. Strisce a spirale strette che sembrano condurci dentro o fuori da esso dalle regioni circostanti probabilmente rappresentano le caratteristiche atmosferiche che vengono allungate dai venti intensi all'interno del GRS, come la struttura a uncino sul suo bordo occidentale (lato sinistro). Alcuni vengono spazzati via dal bordo orientale (lato destro) e in un ampio schema di flusso ondulato; e c'è anche una traccia di flusso dal suo nord. Altre caratteristiche vicino al GRS includono il blocco scuro e l'ovale scuro a sud e a nord del modello di flusso orientale, rispettivamente, indicando una minore densità di particelle di nube e foschia in quei luoghi. Entrambe sono circolazioni cicloniche di lunga durata, rotazione in senso orario - nella direzione opposta alla rotazione in senso antiorario del GRS. A nord dell'equatore è evidente un modello d'onda prominente, insieme a due ovali luminosi; questi sono anticicloni apparsi a gennaio. Sia il modello delle onde che gli ovali possono essere associati a un'impressionante impennata dell'attività tempestosa che è stata osservata quest'anno a queste latitudini. Un altro brillante ovale anticiclonico si vede più a nord. Giunone potrebbe passare sopra questi ovali durante il suo avvicinamento più ravvicinato dell'11 luglio. Nebbia alta sono evidenti su entrambe le regioni polari con una struttura spaziale che non è mai stata vista così chiaramente nelle immagini terrestri, con sostanziale variabilità nella loro struttura spaziale. Le lunghezze d'onda centrali e i colori assegnati ai filtri sono:1,69 micron (blu), 2.045 micron (ciano), 2.169 micron (verde), 2.124 micron (giallo), e 2.275 micron (rosso). Credito:Gemini Observatory/AURA/NSF/JPL-Caltech/NASA
Le immagini molto dettagliate dell'Osservatorio Gemini staccano gli strati atmosferici di Giove per supportare la navicella spaziale Juno della NASA/JPL nella sua ricerca per comprendere l'atmosfera del pianeta gigante.
L'imaging ad alta risoluzione di Giove dal telescopio Gemini North su Maunakea sta informando la missione Juno di eventi avvincenti nell'atmosfera di Giove. "Le osservazioni dei Gemelli, che copre gran parte della prima metà di quest'anno, hanno già rivelato un tesoro di eventi affascinanti nell'atmosfera di Giove, " ha detto Glenn Orton, PI per questa indagine sull'ottica adattiva Gemini e coordinatore per le osservazioni terrestri a supporto del progetto Juno presso il Jet Propulsion Laboratory del Caltech.
"A maggio, I Gemelli hanno ingrandito le caratteristiche intriganti all'interno e intorno alla Grande Macchia Rossa di Giove:inclusa una struttura vorticosa all'interno della macchia, una curiosa nuvola a forma di uncino sul lato occidentale e un lungo, onda finemente strutturata che si estende dal suo lato orientale, " aggiunge Orton. "Eventi come questo mostrano che c'è ancora molto da imparare sull'atmosfera di Giove:la combinazione di osservazioni dalla Terra e da veicoli spaziali è un potente uno-due nell'esplorazione di Giove".
Giunone ha ora fatto cinque passaggi ravvicinati dell'atmosfera di Giove, il primo dei quali è stato il 27 agosto, 2016, e l'ultimo (il sesto) il 19 maggio di quest'anno. Ognuno di questi passaggi ravvicinati ha fornito sorprese al team scientifico di Giunone, e il ritorno scientifico di Juno ha beneficiato di una campagna coordinata di supporto basato sulla Terra, comprese le osservazioni di veicoli spaziali in orbita attorno alla Terra (che coprono i raggi X attraverso le lunghezze d'onda visibili) e gli osservatori terrestri (che coprono il vicino infrarosso attraverso le lunghezze d'onda radio).
Figura 2. Immagini ravvicinate della Grande Macchia Rossa da Gemini Near-InfraRed Imager (NIRI) che mostrano le differenze nella struttura interna di questo vortice gigante con l'altitudine. L'immagine in alto è stata scattata con un filtro a 2.275 micron che è sensibile alle particelle a, e al di sopra, pressioni di circa 10 millibar (circa l'1% della pressione a livello del mare sulla Terra) nella bassa stratosfera di Giove. Mostra che le particelle a questo livello tendono ad aumentare verso il centro di questo gigantesco vortice. L'immagine centrale è stata scattata con un filtro a 1,58 micron, sensibile a quasi nessun assorbimento gassoso, ed è sensibile alla luminosità delle nuvole, molto simile alla luce rossa visibile. Nell'immagine si può notare una sottile struttura a bande di forma ovale che va dall'esterno verso l'interno. La differenza tra queste due immagini illustra le principali differenze nella dinamica di questo vortice con l'altitudine. L'immagine in basso è stata scattata con un filtro a 4,68 micron, e mostra un'emissione termica brillante dall'atmosfera più profonda ovunque ci sia "cielo sereno" (bassa opacità delle nuvole nell'intervallo 0,5-3 bar). I primi due riquadri mostrano i dati del 18 maggio 2017, mentre il pannello inferiore mostra i dati dell'11 gennaio 2017. Credito:Gemini Observatory/AURA/NSF/JPL-Caltech/NASA/UC Berkeley
Prossimo:i passaggi ravvicinati di Giunone su Giove l'11 luglio 2017. "Osservazioni dei Gemelli, che sono già in corso per il flyby di luglio, stanno aiutando a guidare i nostri piani per questo passaggio, " ha detto Orton. Aggiunge che i tipi di luce catturati dai Gemelli forniscono uno sguardo potente sugli strati dell'atmosfera di Giove e forniscono una visione tridimensionale delle nuvole di Giove. Tra le domande su cui Juno sta indagando ci sono le onde atmosferiche su scala planetaria poco conosciute a sud di l'equatore. "Non siamo sicuri che queste onde possano essere viste a latitudini più alte, " disse Orton. "Se è così, potrebbe aiutarci a capire fenomeni nella circolazione di Giove che sono piuttosto sconcertanti."
"Wow, immagini ancora più straordinarie dal sistema di ottica adattiva di Gemini!" ha detto Chris Davis, Responsabile del programma per i Gemelli presso la National Science Foundation (NSF), una delle cinque agenzie che gestiscono l'osservatorio. "È fantastico vedere questa potente combinazione di osservazioni terrestri e spaziali, e le due agenzie, NSF e NASA, lavorare insieme a scoperte così scientificamente importanti".
Le osservazioni dei Gemelli utilizzano filtri speciali che si concentrano su specifici colori della luce che possono penetrare nell'atmosfera superiore e nelle nuvole di Giove. Queste immagini sono sensibili all'aumento dell'assorbimento da parte di miscele di gas metano e idrogeno nell'atmosfera di Giove. "Le immagini dei Gemelli forniscono una sensibilità verticale dalla nube di Giove fino alla stratosfera inferiore del pianeta, "Secondo Orton.
Le osservazioni impiegano anche la tecnologia dell'ottica adattiva per rimuovere in modo significativo le distorsioni dovute alla turbolenza nell'atmosfera terrestre e produrre queste immagini ad altissima risoluzione. Nello specifico, il dettaglio visibile in queste immagini di Giove è paragonabile alla possibilità di vedere una caratteristica delle dimensioni dell'Irlanda dall'attuale distanza di Giove di circa 600 milioni di chilometri (365 milioni di miglia) dalla Terra.
Figura 3. A lunghezze d'onda infrarosse maggiori, Giove si illumina con emissione termica (calore). Nelle aree scure di questa immagine da 4,8 micron, spesse nubi bloccano l'emissione dall'atmosfera più profonda. La Grande Macchia Rossa è visibile appena sotto il centro. Questa immagine, ottenuta con il Near-InfraRed Imager (NIRI) del telescopio Gemini North, è stato ottenuto l'11 gennaio 2017, quindi le posizioni relative delle caratteristiche discrete sono cambiate rispetto all'immagine nel vicino infrarosso nella Figura 1. Credito:Gemini Observatory/AURA/NSF/UC Berkeley
Oltre alle immagini che utilizzano la tecnologia dell'ottica adattiva, un programma parallelo Gemini guidato da Michael Wong dell'Università della California, Berkeley, utilizzato un filtro a lunghezza d'onda maggiore, per i quali non è necessaria l'ottica adattiva. Per ottenere questi dati sono state realizzate diverse immagini con brevi esposizioni, e le immagini più nitide sono state combinate nell'elaborazione - un approccio comunemente chiamato "imaging fortunato". Le immagini ottenute con questo filtro sono principalmente sensibili all'opacità delle nuvole (blocchi di luce) nell'intervallo di pressione da 0,5 a 3 atmosfere. "Queste osservazioni tracciano flussi verticali che non possono essere misurati in altro modo, illuminando il tempo, clima e circolazione generale nell'atmosfera di Giove, " nota Wong. Questa immagine è mostrata nella Figura 3.
Il telescopio Subaru ha anche fornito immagini simultanee nel medio infrarosso con il suo strumento COMICS, misurando la produzione di calore del pianeta in una regione spettrale non coperta dalla strumentazione di Juno, e producendo dati sulla composizione e sulla struttura delle nuvole che completano le osservazioni di Giunone e Gemelli. Per esempio, mostrano un interno molto freddo della Grande Macchia Rossa che è circondata da una regione calda alla sua periferia, implicando aria di risalita nel centro che è circondata da subsidenza. Mostrano anche una regione molto turbolenta a nord-ovest della Grande Macchia Rossa. L'immagine Subaru è disponibile su:juno.html" target="_blank"> phys.org/news/2017-06-mid-infr … e-juno.html .
La navicella spaziale Juno della NASA è stata lanciata nell'agosto 2011 e ha iniziato a orbitare attorno a Giove all'inizio di luglio 2016. Uno degli obiettivi principali della missione è migliorare la nostra comprensione di Giove, dalle sue proprietà atmosferiche alla nostra comprensione di come Giove e altri pianeti nel Sistema Solare esterno formato. Il carico di nove strumenti di Giunone può sondare la composizione atmosferica, temperatura, dinamica delle nuvole, nonché le proprietà degli intensi campi magnetici e dell'aurora di Giove.
Le immagini nel vicino infrarosso di Gemini sono particolarmente utili per Jupiter Infrared Auroral Mapper (JIRAM) di Juno. JIRAM acquisisce immagini a 3,5 e 4,8 micron e spettri a risoluzione moderata a 2-5 micron. Le immagini Gemini forniscono un contesto spaziale ad alta risoluzione per le osservazioni spettroscopiche di JIRAM e coprono lunghezze d'onda e regioni del pianeta non osservate da JIRAM. Impongono anche un vincolo dell'atmosfera superiore alla circolazione di Giove nell'atmosfera profonda determinata dall'esperimento Microwave Radiometer (MWR) di Juno.
