La missione Juno della NASA ha fornito i suoi primi risultati scientifici sulla quantità di acqua nell'atmosfera di Giove. Pubblicato di recente sulla rivista Astronomia della natura , i risultati di Giunone stimano che all'equatore, l'acqua costituisce circa lo 0,25% delle molecole nell'atmosfera di Giove, quasi tre volte quella del Sole. Queste sono anche le prime scoperte sull'abbondanza di acqua del gigante gassoso da quando la missione Galileo dell'agenzia del 1995 ha suggerito che Giove potrebbe essere estremamente secco rispetto al Sole (il confronto si basa non sull'acqua liquida ma sulla presenza dei suoi componenti, ossigeno e idrogeno, presente al Sole).

Una stima accurata della quantità totale di acqua nell'atmosfera di Giove è da decenni nella lista dei desideri degli scienziati planetari:la figura del gigante gassoso rappresenta un fondamentale pezzo mancante nel puzzle della formazione del nostro sistema solare. Giove fu probabilmente il primo pianeta a formarsi, e contiene la maggior parte del gas e della polvere che non sono stati incorporati nel Sole.

Le principali teorie sulla sua formazione si basano sulla quantità di acqua assorbita dal pianeta. L'abbondanza di acqua ha anche importanti implicazioni per la meteorologia del gigante gassoso (come le correnti del vento scorrono su Giove) e la struttura interna. Mentre i fulmini, un fenomeno tipicamente alimentato dall'umidità, rilevati su Giove dalla Voyager e da altri veicoli spaziali implicavano la presenza di acqua, una stima accurata della quantità di acqua nelle profondità dell'atmosfera di Giove è rimasta sfuggente.

Prima che la sonda Galileo smettesse di trasmettere 57 minuti nella sua discesa gioviana nel dicembre 1995, ha trasmesso via radio misurazioni spettrometriche della quantità di acqua nell'atmosfera del gigante gassoso fino a una profondità di circa 75 miglia (120 chilometri), dove la pressione atmosferica ha raggiunto circa 320 libbre per pollice quadrato (22 bar). Gli scienziati che lavoravano sui dati sono rimasti costernati nel trovare dieci volte meno acqua del previsto.

Ancora più sorprendente:la quantità di acqua misurata dalla sonda Galileo sembrava essere ancora in aumento alla massima profondità misurata, molto al di sotto dove le teorie suggeriscono che l'atmosfera dovrebbe essere ben mista. In un'atmosfera ben mescolata, il contenuto di acqua è costante in tutta la regione e rappresenta più probabilmente una media globale; in altre parole, è più probabile che sia rappresentativo dell'acqua in tutto il pianeta. In combinazione con una mappa a infrarossi ottenuta contemporaneamente da un telescopio terrestre, i risultati hanno suggerito che la missione della sonda potrebbe essere stata solo sfortunata, campionando un punto meteorologico insolitamente secco e caldo su Giove.

"Proprio quando pensiamo di aver capito le cose, Giove ci ricorda quanto dobbiamo ancora imparare, " ha detto Scott Bolton, Investigatore principale di Juno presso il Southwest Research Institute di San Antonio. "La scoperta a sorpresa di Giunone che l'atmosfera non era ben mescolata anche al di sotto delle cime delle nuvole è un enigma che stiamo ancora cercando di capire. Nessuno avrebbe mai immaginato che l'acqua potesse essere così variabile in tutto il pianeta".

Misurare l'acqua dall'alto

Una rotazione, navicella spaziale a energia solare, Juno è stato lanciato nel 2011. Grazie all'esperienza della sonda Galileo, la missione cerca di ottenere letture dell'abbondanza di acqua in vaste regioni dell'immenso pianeta. Un nuovo tipo di strumento per l'esplorazione planetaria dello spazio profondo, Il radiometro a microonde (MWR) di Juno osserva Giove dall'alto utilizzando sei antenne che misurano la temperatura atmosferica a più profondità contemporaneamente. Il radiometro a microonde sfrutta il fatto che l'acqua assorbe determinate lunghezze d'onda della radiazione a microonde, lo stesso trucco usato dai forni a microonde per riscaldare velocemente il cibo. Le temperature misurate vengono utilizzate per limitare la quantità di acqua e ammoniaca nell'atmosfera profonda, poiché entrambe le molecole assorbono le radiazioni a microonde.

Il team scientifico di Juno ha utilizzato i dati raccolti durante i primi otto sorvoli scientifici di Juno su Giove per generare i risultati. Inizialmente si sono concentrati sulla regione equatoriale perché l'atmosfera lì appare più ben mista, anche in profondità, che in altre regioni. Dal suo posatoio orbitale, il radiometro è stato in grado di raccogliere dati da una profondità molto maggiore nell'atmosfera di Giove rispetto alla sonda Galileo:93 miglia (150 chilometri), dove la pressione raggiunge circa 480 psi (33 bar).

"Abbiamo scoperto che l'acqua nell'equatore è maggiore di quella misurata dalla sonda Galileo, " disse Cheng Li, uno scienziato Juno presso l'Università della California, Berkeley. "Poiché la regione equatoriale è davvero unica su Giove, dobbiamo confrontare questi risultati con la quantità di acqua presente in altre regioni".

Limite verso nord

L'orbita di 53 giorni di Giunone si sta lentamente spostando verso nord, come inteso, portando più dell'emisfero settentrionale di Giove in una messa a fuoco più nitida ad ogni sorvolo. Il team scientifico è ansioso di vedere come il contenuto di acqua atmosferica varia in base alla latitudine e alla regione, oltre a ciò che i poli ricchi di cicloni possono dire loro sull'abbondanza globale di acqua del gigante gassoso.

Il 24° sorvolo scientifico di Juno di Giove si è verificato il 17 febbraio. Il prossimo sorvolo scientifico si svolgerà il 10 aprile. 2020.

"Ogni sorvolo della scienza è un evento di scoperta, " disse Bolton. "Con Giove c'è sempre qualcosa di nuovo. Giunone ci ha insegnato una lezione importante:dobbiamo avvicinarci e avvicinarci a un pianeta per testare le nostre teorie".