A sfrecciare attraverso l'atmosfera in alto sopra l'equatore di Giove c'è una corrente a getto est-ovest che inverte la rotta secondo un programma quasi prevedibile come quello di un treno di Tokyo. Ora, un team guidato dalla NASA ha identificato quale tipo di onda costringe questo jet a cambiare direzione.

Correnti a getto equatoriali simili sono state identificate su Saturno e sulla Terra, dove una rara interruzione del solito modello del vento ha complicato le previsioni meteorologiche all'inizio del 2016. Il nuovo studio combina la modellazione dell'atmosfera di Giove con osservazioni dettagliate fatte nel corso di cinque anni dall'Infrared Telescope Facility della NASA, o IRTF, alle Hawaii. I risultati potrebbero aiutare gli scienziati a comprendere meglio l'atmosfera dinamica di Giove e di altri pianeti, compresi quelli oltre il nostro sistema solare.

"Giove è molto più grande della Terra, molto più lontano dal Sole, ruota molto più velocemente, e ha una composizione molto diversa, ma risulta essere un ottimo laboratorio per comprendere questo fenomeno equatoriale, " ha detto Rick Cosentino, un borsista post-dottorato presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, e autore principale dell'articolo pubblicato su Giornale di ricerca geofisica - Pianeti .

La corrente a getto equatoriale della Terra è stata scoperta dopo che gli osservatori hanno visto i detriti dell'eruzione del vulcano Krakatoa del 1883 trasportati da un vento verso ovest nella stratosfera, la regione dell'atmosfera dove i moderni aeroplani raggiungono l'altitudine di crociera. Dopo, palloni meteorologici hanno documentato un vento da est nella stratosfera. Gli scienziati alla fine hanno determinato che questi venti hanno invertito la rotta regolarmente e che entrambi i casi facevano parte dello stesso fenomeno.

Il modello alternato inizia nella stratosfera inferiore e si propaga fino al confine con la troposfera, o strato più basso dell'atmosfera. Nella sua fase orientale, è associato a temperature più calde. La fase verso ovest è associata a temperature più fresche. Il modello è chiamato oscillazione quasi biennale della Terra, o QBO, e un ciclo dura circa 28 mesi. La fase del QBO sembra influenzare il trasporto di ozono, vapore acqueo e inquinamento nell'alta atmosfera, nonché la produzione di uragani.

Il ciclo di Giove è chiamato oscillazione quasi quadriennale, o QQO, e dura circa quattro anni terrestri. Saturno ha la sua versione del fenomeno, l'oscillazione quasi periodica, con una durata di circa 15 anni terrestri. I ricercatori hanno una comprensione generale di questi schemi, ma stanno ancora valutando quanto vari tipi di onde atmosferiche contribuiscono a guidare le oscillazioni e quanto i fenomeni siano simili tra loro.

Precedenti studi su Giove avevano identificato il QQO misurando le temperature nella stratosfera per dedurre la velocità e la direzione del vento. La nuova serie di misurazioni è la prima a coprire un ciclo completo della QQO e copre un'area molto più ampia di Giove. Le osservazioni si estendevano su un'ampia gamma verticale e abbracciavano latitudini da circa 40 gradi nord a circa 40 gradi sud. Il team ha raggiunto questo obiettivo montando uno strumento ad alta risoluzione chiamato TEXES, abbreviazione di Texas Echelon Cross Echelle Spectrograph, sull'IRTF.

"Queste misurazioni sono state in grado di sondare sottili fette verticali dell'atmosfera di Giove, " ha detto la co-autrice Amy Simon, uno scienziato Goddard specializzato in atmosfere planetarie. "I set di dati precedenti avevano una risoluzione inferiore, quindi i segnali sono stati essenzialmente spalmati su un'ampia sezione dell'atmosfera".

Il team ha scoperto che il getto equatoriale si estende abbastanza in alto nella stratosfera di Giove. Poiché le misurazioni hanno coperto una regione così ampia, i ricercatori potrebbero eliminare diversi tipi di onde atmosferiche dall'essere i principali contributori al QQO, lasciando le onde gravitazionali come il driver principale. Il loro modello presuppone che le onde gravitazionali siano prodotte dalla convezione nella bassa atmosfera e salgano nella stratosfera, dove costringono il QQO a cambiare direzione.

I risultati delle simulazioni sono stati un'ottima corrispondenza con il nuovo set di osservazioni, indicando di aver identificato correttamente il meccanismo. Sulla terra, le onde gravitazionali sono considerate più probabilmente responsabili della forzatura del QBO a cambiare direzione, anche se non sembrano essere abbastanza forti per fare il lavoro da soli.

"Attraverso questo studio abbiamo acquisito una migliore comprensione dei meccanismi fisici che accoppiano l'atmosfera inferiore e superiore di Giove, e quindi una migliore comprensione dell'atmosfera nel suo insieme, " disse Raúl Morales-Juberías, il secondo autore dell'articolo e professore associato presso il New Mexico Institute of Mining and Technology di Socorro. "Nonostante le molte differenze tra la Terra e Giove, i meccanismi di accoppiamento tra l'atmosfera inferiore e superiore in entrambi i pianeti sono simili e hanno effetti simili. Il nostro modello potrebbe essere applicato per studiare gli effetti di questi meccanismi in altri pianeti del sistema solare e negli esopianeti".