La parte centrale copre un'area di 3200 x 3800 km. Si vedono nuvole bianche di ammoniaca, ruotando in senso antiorario. Le nuvole che salgono fino a 15 km sopra le altre (in base all'ombra che proiettano) sono visibili in diversi punti, soprattutto nella parte centrale superiore del ciclone. Si pensa che queste tempeste contengano una specie di grandine acqua-ammoniaca ("polpette di funghi") specifica dell'atmosfera di Giove, che trascina l'ammoniaca giù nell'atmosfera profonda e può spiegare la presenza di lampi superficiali. Credito:NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill
I nuovi risultati di Juno suggeriscono che i violenti temporali che si verificano nell'atmosfera di Giove possono formare grandine ricca di ammoniaca, o "polpette di funghi, ' che giocano un ruolo chiave nelle dinamiche atmosferiche del pianeta. Questa teoria, sviluppato utilizzando i dati del radiometro a microonde di Juno dal team Juno, è descritto in due pubblicazioni guidate da un ricercatore del Laboratoire Lagrange (CNRS/Observatoire de la Côte d'Azur/Université Côte d'Azur) con il supporto del CNES. La teoria fa luce su alcuni aspetti sconcertanti della meteorologia di Giove e ha implicazioni su come funzionano in generale le atmosfere dei pianeti giganti. Questo, e relativi risultati, sono presentati in una serie di tre articoli pubblicati sulle riviste Natura e Pianeti JGR .
L'acqua è una sostanza fondamentale nella meteorologia dei pianeti e si ritiene che svolga un ruolo chiave nella loro formazione. Le tempeste terrestri sono guidate dalla dinamica dell'acqua creando tempeste di fulmini che si pensa siano collegate a regioni in cui coesistono più fasi dell'acqua (solida, liquido e gas). Come sulla Terra, L'acqua di Giove viene spostata dai temporali. Si pensa che si formino nella profonda atmosfera del pianeta, circa 50 km sotto le nuvole visibili, dove la temperatura è vicina a 0 gradi C. Quando queste tempeste sono abbastanza potenti, trasportano cristalli di ghiaccio d'acqua nell'atmosfera superiore.
Nel primo articolo, ricercatori statunitensi e del Laboratoire Lagrange suggeriscono che quando questi cristalli interagiscono con l'ammoniaca gassosa, l'ammoniaca agisce come antigelo, trasformando il ghiaccio in liquido. Su Giove come sulla Terra, una miscela di 2/3 di acqua e 1/3 di gas di ammoniaca rimarrà liquida fino a una temperatura di -100 gradi C. I cristalli di ghiaccio che sono stati sollevati in alto nell'atmosfera di Giove vengono sciolti dal gas di ammoniaca, formando un liquido di acqua-ammoniaca, e diventare i semi per i chicchi di grandine ammoniacale esotici, soprannominato "polpette" dai ricercatori. Le polpette, essendo più pesanti, cadono più in profondità nell'atmosfera fino a raggiungere un punto in cui evaporano. Questo meccanismo trascina l'ammoniaca e l'acqua fino a livelli profondi nell'atmosfera del pianeta.
Le misurazioni di Giunone hanno scoperto che mentre l'ammoniaca è abbondante vicino all'equatore di Giove, è molto variabile e generalmente impoverito altrove a pressioni molto profonde. Prima di Giunone, gli scienziati hanno visto prove che parti dell'atmosfera di Giove erano impoverite di ammoniaca a profondità relativamente basse, ma questo non era mai stato spiegato. Per spiegare la scoperta di Giunone della profonda variabilità dell'ammoniaca nella maggior parte di Giove, i ricercatori hanno sviluppato un modello di miscelazione atmosferica presentato in un secondo articolo. Qui mostrano che la presenza di temporali e la formazione di polpette di acqua-ammoniaca asciugano l'atmosfera profonda della sua ammoniaca e spiegano le variazioni osservate da Giunone in funzione della latitudine.
Questo grafico rappresenta il processo evolutivo dei "fulmini superficiali" e dei chicchi di grandine acqua-ammoniaca chiamati "polpette di funghi". Una nuvola temporalesca a forma di incudine ha origine a circa 40 miglia (65 chilometri) sotto il ponte di nuvole visibile di Giove. Alimentato da convezione umida a base d'acqua, la nuvola genera forti correnti ascensionali che spostano l'acqua liquida e le particelle di ghiaccio d'acqua verso l'alto. Circa 12 miglia (19 chilometri) in su, le temperature sono così basse che tutte le particelle d'acqua si trasformano in ghiaccio. Ancora arrampicando, le particelle di ghiaccio attraversano una regione situata a circa 14 miglia (23 chilometri) sotto le nuvole superiori, dove le temperature sono comprese tra meno 121 gradi Fahrenheit (meno 85 gradi Celsius) e meno 150 gradi Fahrenheit (meno 100 gradi Celsius), (raffigurato come strato tratteggiato in verde). A quel punto, il vapore di ammoniaca nell'atmosfera agisce come un antigelo, sciogliendo i cristalli di ghiaccio d'acqua, trasformandoli in goccioline liquide di ammoniaca-acqua che poi crescono e raccolgono un solido guscio ghiacciato per diventare polpette. Una volta abbastanza grande, questi chicchi di grandine fangosi cadono, trasportando sia l'ammoniaca che l'acqua nella profonda atmosfera di Giove, dove le polpette alla fine evaporano. Credito:NASA/JPL-Caltech/SwRI/CNRS
In un terzo articolo, i ricercatori riportano osservazioni di lampi gioviani da parte di una delle fotocamere di Giunone. I piccoli lampi appaiono come punti luminosi sulle cime delle nuvole, con dimensioni proporzionali alla loro profondità nell'atmosfera di Giove. A differenza delle precedenti missioni che avevano osservato solo i lampi dalle regioni profonde, La vicinanza di Giunone al pianeta gli ha permesso di rilevare piccoli, lampi meno profondi. Questi lampi provengono da regioni in cui le temperature sono inferiori a -66 gradi C e dove l'acqua da sola non può essere trovata allo stato liquido. Tuttavia, si ritiene che la presenza di un liquido sia cruciale per il processo di generazione dei fulmini. Il rilevamento da parte di Giunone di tempeste di "fulmini poco profonde" alle altitudini in cui può essere creata acqua-ammoniaca liquida è un supporto osservativo che il meccanismo di mushball potrebbe effettivamente essere all'opera nell'atmosfera di Giove.
Comprendere la meteorologia di Giove e di altri pianeti giganti ancora inesplorati come Urano e Nettuno dovrebbe consentirci di comprendere meglio il comportamento degli esopianeti giganti gassosi al di fuori del nostro Sistema Solare.
