L’esperimento di radio scienza condotto analizzando i dati di gravità della missione Juno ha rivelato come il campo di gravità di Giove sia perturbato dalle oscillazioni interne, vere e proprie onde che si propagano da una parte all’altra del pianeta

30 Agosto 2022

La missione della sonda Juno della NASA, in orbita intorno a Giove dal 5 luglio 2016 e fino al settembre 2025, ha come obiettivi principali lo studio dei processi di formazione della struttura interna, del campo magnetico e dell’atmosfera del pianeta. Giove ha da solo una massa due volte e mezzo maggiore rispetto a quella di tutti gli altri pianeti del Sistema Solare ed è composto quasi esclusivamente da idrogeno ed elio. Il suo interno non è direttamente osservabile e per comprenderne la struttura più profonda si ricorre a misurazioni accurate del campo gravitazionale, espressione proprio della distribuzione delle masse interne del pianeta.

Le misure di gravità effettuate dalla sonda Juno hanno rivelato che le masse gassose di Giove si muovono, provocando sulla superficie del pianeta oscillazioni simili a onde marine e ai terremoti terrestri. Questi spostamenti di masse provocano piccole variazioni della gravità del pianeta. I risultati dello studio, coordinato da Daniele Durante del Dipartimento di Ingegneria meccanica e aerospaziale della Sapienza e finanziato dall’Agenzia Spaziale Italiana nell’ambito di un progetto inerente alle attività di radio scienza, sono stati pubblicati sulla rivista Nature Communications.

Circa ogni 52 giorni la sonda Juno compie passaggi ravvicinati del pianeta, a circa 4,000 km dal limite delle nubi. A queste distanze Juno subisce piccole, ma misurabili, accelerazioni esercitate dalle oscillazioni interne del pianeta.

Lo strumento di radio scienza KaT presente a bordo della sonda (Ka-Band Translator, realizzato da Thales Alenia Space Italia e finanziato anch’esso dall’Agenzia Spaziale Italiana), è il cuore dell’esperimento di gravità che ha permesso di misurare le perturbazioni al campo gravitazionale causato dalle oscillazioni interne a Giove. Il KaT riceve e ritrasmette il segnale radio inviato da una speciale antenna di terra ubicata nel deserto della California, permettendo di misurare la velocità della sonda con precisioni di centesimi di millimetro al secondo e variazioni di gravità 60 milioni di volte più piccole della gravità terrestre.

Le misure di gravità effettuate da Juno avevano già portato ad altre importanti scoperte relative alla struttura interna del pianeta, tra cui la profondità dei forti venti est-ovest (con velocità fino a 360 km/h), che si spingono fino a circa 3,000 km al di sotto del livello delle nubi. Inoltre, le misure di gravità effettuate durante due sorvoli ravvicinati della Grande Macchia Rossa di Giove hanno permesso di determinarne per la prima volta la profondità, pari a circa 300 km, assai inferiore a quella dei venti est-ovest.

Nelle 22 orbite dedicate allo studio del campo gravitazionale di Giove, durante i primi 5 anni della missione, la sonda Juno ha sorvolato il pianeta fino a 4-5,000 km al di sopra del livello delle nubi (dato che Giove non ha una vera e propria superficie), misurando molto accuratamente il campo di gravità del pianeta ad ogni passaggio. Si è così potuto osservare che la gravità del gigante gassoso cambiava leggermente nel tempo.

“Per il nostro team scientifico – spiega Daniele Durante, che coordina per il Centro Ricerca Aerospaziale della Sapienza e per il Dipartimento di Ingegneria meccanica e aerospaziale l’analisi dati del KAT di Juno – l’interpretazione di gran lunga più convincente è la presenza di fenomeni dinamici quali i modi di oscillazione. Le misure mostrano quindi un pianeta in costante movimento, non solo intorno al suo asse di rotazione, attorno cui compie un giro completo in 10h e 55m, ma anche al suo interno”.

Gli strati più esterni oscillano verticalmente per 15–80 metri ogni circa 15 minuti, in maniera simile a ciò che avviene per le maree terrestri. Questi modi di oscillazione sono chiamati ‘di tipo p’, poiché la forza di richiamo è la pressione interna.

“La misura di queste oscillazioni con strumenti dedicati come il KaT potrà fornire in futuro una descrizione della struttura interna del pianeta assai più dettagliata di quanto sia attualmente possibile”, conclude Catia Benedetto, responsabile ASI del progetto.

È qui disponibile il link da cui scaricare l’articolo pubblicato sulla rivista Nature Communications

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