Telescopio spaziale James Webb della NASA, l'osservatorio spaziale più ambizioso e complesso mai costruito, utilizzerà le sue impareggiabili capacità a infrarossi per studiare la Grande Macchia Rossa di Giove, gettando nuova luce sull'enigmatica tempesta e basandosi sui dati restituiti dal telescopio spaziale Hubble della NASA e da altri osservatori.

L'iconica tempesta di Giove è nell'elenco dei bersagli del telescopio Webb scelti dagli osservatori del tempo garantito, scienziati che hanno contribuito a sviluppare il telescopio incredibilmente complesso e tra i primi ad usarlo per osservare l'universo. Uno degli obiettivi scientifici del telescopio è studiare i pianeti, compresi i misteri ancora detenuti dai pianeti nel nostro sistema solare da Marte e oltre.

Leigh Fletcher, un ricercatore senior in scienze planetarie presso l'Università di Leicester nel Regno Unito, è lo scienziato capo delle osservazioni del telescopio Webb della tempesta di Giove. Il suo team fa parte di uno sforzo più ampio per studiare diversi obiettivi nel nostro sistema solare con Webb, guidato dall'astronomo Heidi Hammel, il vicepresidente esecutivo dell'Associazione delle Università per la Ricerca in Astronomia (AURA). La NASA ha selezionato Hammel come scienziato interdisciplinare per Webb nel 2002.

"La sensibilità agli infrarossi di Webb fornisce un meraviglioso complemento agli studi sulla lunghezza d'onda visibile di Hubble della Grande Macchia Rossa, " ha spiegato Hammel. "Le immagini di Hubble hanno rivelato cambiamenti sorprendenti nelle dimensioni della Grande Macchia Rossa nel corso della vita pluridecennale della missione".

Fletcher e il suo team progettano di utilizzare lo strumento a medio infrarosso di Webb (MIRI) per creare mappe multispettrali della Grande Macchia Rossa e analizzarne la termica, strutture chimiche e nuvolose. Gli scienziati saranno in grado di osservare lunghezze d'onda infrarosse che potrebbero far luce su ciò che causa il colore iconico del punto, che è spesso attribuito alla radiazione ultravioletta del sole che interagisce con l'azoto, sostanze chimiche contenenti zolfo e fosforo che vengono sollevate dall'atmosfera più profonda di Giove da potenti correnti atmosferiche all'interno della tempesta.

Fletcher ha spiegato che l'uso del MIRI per osservare nell'intervallo da 5 a 7 micrometri potrebbe essere particolarmente rivelatore per la Grande Macchia Rossa, poiché nessun'altra missione ha potuto osservare Giove in quella parte dello spettro elettromagnetico, e osservazioni in tali lunghezze d'onda non sono possibili dalla Terra. Quelle lunghezze d'onda della luce potrebbero consentire agli scienziati di vedere sottoprodotti chimici unici della tempesta, che darebbe un'idea della sua composizione.

"Cercheremo le firme di qualsiasi composto chimico che sia unico per la [Grande Macchia Rossa]... che potrebbe essere responsabile dei cromofori rossi, " ha detto Fletcher. I cromofori sono le parti delle molecole responsabili del loro colore. Fletcher ha aggiunto, "Se non vediamo alcuna chimica inaspettata o tracce di aerosol... allora il mistero di quel colore rosso potrebbe rimanere irrisolto".

Le osservazioni di Webb possono anche aiutare a determinare se la Grande Macchia Rossa sta generando calore e lo rilascia nell'atmosfera superiore di Giove, un fenomeno che potrebbe spiegare le alte temperature in quella regione. Una recente ricerca finanziata dalla NASA ha mostrato che la collisione tra onde gravitazionali e onde sonore, prodotto dalla tempesta, potrebbe generare il calore osservato, e Fletcher ha detto che Webb potrebbe essere in grado di raccogliere dati per supportare questo.

"Qualsiasi onda prodotta dalla vigorosa attività convettiva all'interno della tempesta deve passare attraverso la stratosfera prima di raggiungere la ionosfera e la termosfera, " ha spiegato. "Quindi, se esistono davvero e sono responsabili del riscaldamento degli strati superiori di Giove, speriamo di vedere le prove del loro passaggio nei nostri dati".

Generazioni di astronomi hanno studiato la Grande Macchia Rossa; la tempesta è stata monitorata dal 1830, ma forse esiste da più di 350 anni. La ragione della longevità della tempesta rimane in gran parte un mistero, e Fletcher hanno spiegato che la chiave per comprendere la formazione delle tempeste su Giove è assistere al loro intero ciclo di vita:crescita, restringendosi, e infine morire. Non abbiamo visto la forma della Grande Macchia Rossa, e potrebbe non morire presto (sebbene si sia ridotto, come documentato dalle immagini del telescopio spaziale Hubble della NASA e di altri osservatori), quindi gli scienziati devono fare affidamento sull'osservazione di tempeste "più piccole e più fresche" sul pianeta per vedere come iniziano ed evolvono, qualcosa che Webb potrebbe fare in futuro, disse Fletcher.

"Queste particolari osservazioni riveleranno la struttura verticale della tempesta, che sarà un vincolo importante per le simulazioni numeriche della meteorologia gioviana [Giove], " ha spiegato. "Se quelle simulazioni possono aiutare a spiegare ciò che Webb osserva nell'infrarosso, allora saremo un passo più vicini alla comprensione di come questi giganteschi vortici vivano così a lungo".