Nuove scoperte su Giove potrebbero portare a una migliore comprensione dell'ambiente spaziale della Terra e influenzare un dibattito scientifico di lunga durata sul pianeta più grande del sistema solare.
"Esplorando uno spazio più ampio come Giove, possiamo comprendere meglio la fisica fondamentale che governa la magnetosfera terrestre e quindi migliorare le nostre previsioni meteorologiche spaziali", ha affermato Peter Delamere, professore presso l'Istituto geofisico dell'UAF e l'UAF College of Natural Science and Mathematics.
"Siamo a un grande evento meteorologico spaziale a causa della perdita dei satelliti per le comunicazioni, delle risorse della nostra rete elettrica o di entrambi", ha affermato.
La meteorologia spaziale si riferisce ai disturbi nella magnetosfera terrestre causati dalle interazioni tra il vento solare e il campo magnetico terrestre. Questi sono generalmente associati alle tempeste solari e alle espulsioni di massa coronale del sole, che possono portare a fluttuazioni magnetiche e interruzioni nelle reti elettriche, nelle condutture e nei sistemi di comunicazione.
Delamere e un team di coautori hanno dettagliato le loro scoperte sulla magnetosfera di Giove in un articolo su AGU Advances . Il professore associato di ricerca del Geophysical Institute Peter Damiano, i ricercatori laureati dell'UAF Austin Smith e Chynna Spitler e l'ex studente Blake Mino sono tra i coautori.
La ricerca di Delamere mostra che il pianeta più grande del nostro sistema solare ha una magnetosfera costituita da linee di campo magnetico in gran parte chiuse nelle sue regioni polari, ma che include un'area a forma di mezzaluna di linee di campo aperte. La magnetosfera è lo scudo di alcuni pianeti che devia gran parte del vento solare.
Il dibattito tra apertura e chiusura ai poli infuria da più di 40 anni.
Una magnetosfera aperta si riferisce a un pianeta che ha alcune linee di campo magnetico aperte vicino ai suoi poli. Si tratta di linee precedentemente chiuse che sono state spezzate dal vento solare e lasciate estendersi nello spazio senza rientrare nel pianeta.
Ciò crea regioni su Giove in cui il vento solare, che trasporta alcune linee del campo magnetico solare, interagisce direttamente con la ionosfera e l'atmosfera del pianeta.
Le particelle solari che si muovono verso un pianeta su linee di campo aperto non causano l'aurora, che si verifica in gran parte su linee di campo chiuse. Tuttavia, l'energia e la quantità di moto delle particelle del vento solare sulle linee di campo aperto si trasferiscono al sistema chiuso.
La Terra ha una magnetosfera ampiamente aperta ai suoi poli, con l'aurora che si verifica su linee di campo chiuse. È l'energia trasferita su quelle linee aperte che può interrompere le reti elettriche e le comunicazioni.
Per studiare la magnetosfera di Giove, Delamere ha utilizzato una serie di modelli utilizzando i dati acquisiti dalla navicella spaziale Juno della NASA, che è entrata nell'orbita di Giove nel 2016 e ha un'orbita polare ellittica.
"Non abbiamo mai avuto dati dalle regioni polari, quindi Giunone ha avuto un ruolo trasformativo in termini di fisica aurorale del pianeta e ha contribuito a far avanzare la discussione sulle sue linee di campo magnetico", ha affermato Delamere.
Il dibattito è iniziato con i sorvoli ravvicinati di Giove nel 1979 da parte delle sonde Voyager 1 e Voyager 2 della NASA. Questi dati hanno portato molti a credere che il pianeta avesse una magnetosfera generalmente aperta ai suoi poli.
Altri scienziati hanno sostenuto che l’attività aurorale di Giove, che è molto diversa da quella della Terra, indicava che il pianeta aveva una magnetosfera prevalentemente chiusa ai poli. Delamere, un ricercatore di lunga data del campo magnetico di Giove, ha pubblicato un articolo a sostegno di questa visione nel 2010.
Nel 2021, è stato coautore di un articolo di Binzheng Zhang dell'Università di Hong Kong che suggeriva attraverso la modellizzazione che la magnetosfera di Giove avesse due regioni di linee di campo magnetico aperte ai suoi poli.
Il modello mostra una serie di linee di campo aperte che emergono dai poli e si trascinano verso l’esterno dietro il pianeta nella coda magnetica, la stretta porzione a forma di lacrima della magnetosfera che punta lontano dal sole. L'altro gruppo emerge dai poli di Giove e si allontana nello spazio, trasportato dal vento solare.
"Il risultato di Zhang ha fornito una spiegazione plausibile per le regioni della linea di campo aperto", ha detto Delamere. "E quest'anno abbiamo fornito prove convincenti nei dati Juno a sostegno del risultato del modello.
"Si tratta di un'importante conferma del documento di Zhang", ha affermato.
Delamere ha detto che è importante studiare Giove per comprendere meglio la Terra.
"Nel quadro generale, Giove e la Terra rappresentano le estremità opposte dello spettro:linee di campo aperte e linee di campo chiuse", ha affermato. "Per comprendere appieno la fisica magnetosferica, dobbiamo comprendere entrambi i limiti."
Le prove di Delamere sono arrivate tramite uno strumento sulla navicella spaziale Juno che ha rivelato un'area polare in cui gli ioni fluivano in una direzione opposta alla rotazione di Giove.
La modellazione successiva ha mostrato un flusso ionico simile nella stessa area e vicino alle linee di campo aperto proposte nell'articolo del 2021 da Zhang e Delamere.
"Il gas ionizzato sulle linee di campo magnetico [chiuse] collegate agli emisferi settentrionale e meridionale di Giove ruota con il pianeta", conclude il nuovo articolo di Delamere, "mentre il gas ionizzato sulle linee di campo [aperto] che si collegano al vento solare si muove con il vento solare". ."
Delamere scrive che la posizione polare delle linee del campo magnetico aperto "potrebbe rappresentare una caratteristica delle magnetosfere giganti rotanti per l'esplorazione futura."
Altri contributori provengono dall'Università del Colorado Boulder, dalla Johns Hopkins University, dall'Andrews University, dall'Embry-Riddle Aeronautical University, dall'Università di Hong Kong, dall'Università del Texas San Antonio, dal Southwest Research Institute e da O.J. Brambles Consulting nel Regno Unito.
Delamere presenterà la ricerca a luglio alla Conferenza sulle magnetosfere dei pianeti esterni presso l'Università del Minnesota.
Ulteriori informazioni: P. A. Delamere et al, Firme del flusso magnetico aperto nella coda magnetica di Giove all'alba, AGU Advances (2024). DOI:10.1029/2023AV001111
Informazioni sul giornale: AGU avanza
Fornito dall'Università dell'Alaska Fairbanks
