Interviste

Il mistero delle aurore di Giove è stato finalmente risolto e la Terra ha più cose in comune con loro di quanto pensassimo

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Giove si illumina in un modo che potrebbe rivaleggiare con la maggior parte dei parchi a tema dopo il tramonto (per non parlare delle aurore terrestri) - ma cosa c'è dietro questa stregoneria? Plasma.

I fantastici bagliori di raggi X delle aurore di Giove hanno alcune cose in comune con l'aurora boreale del nostro pianeta. Sono entrambi attivati ​​da linee di campo magnetico vibranti, tranne per il rilascio di energia sufficiente da parte di Giove per alimentare temporaneamente tutta la civiltà umana. A differenza della versione terrestre del fenomeno, anche quelli di Giove sono invisibili per noi perché brillano solo ai raggi X. Questi avevano qualcosa a che fare con il campo magnetico. Ora sappiamo cosa .

Co-guidato dagli scienziati planetari Zhonghua Yao dell'Accademia cinese delle scienze e Wiliam Dunn dell'University College di Londra, un team di ricercatori lo ha finalmente chiamato in uno studio recentemente pubblicato su Progressi scientifici. Quello che si sapeva prima era che le aurore si sono verificate quando gli ioni si sono scontrati con l'atmosfera gioviana e che c'è del plasma tra le sue linee di campo magnetico. Yao ha scoperto che questi ioni si schiantano nell'atmosfera e rilasciano ioni sotto forma di raggi X quando queste linee di campo magnetico innescano onde nel plasma.



La domanda chiave era cosa potrebbe forzare periodicamente gli ioni a schiantarsi nell'atmosfera di Giove, dice Yao a SYFY WIRE. Quindi la domanda è diventata: come sono collegate le onde di compressione e le precipitazioni ioniche? Le onde ciclotroniche di ioni elettromagnetiche sono una connessione ideale dalla fisica teorica del plasma.

Eseguire il backup solo un secondo. Tra un attimo arriveremo alle onde ciclotroniche ioniche elettromagnetiche. Ma prima, le osservazioni.

Yao e il suo team hanno utilizzato i dati della sonda Juno di Giove e dell'osservatorio spaziale XMM-Newton per capire la scienza dietro questi fenomeni quasi fantascientifici. XMM-Newton è uno degli osservatori a raggi X più avanzati in circolazione. Può rilevare quanti raggi X vengono rilasciati dai poli di Giove abbastanza velocemente da rivelare i dettagli delle variazioni di tali emissioni in brevi periodi di tempo. La frequenza con cui i raggi X pulsavano era un indizio che alla fine avrebbe portato alla risposta. Le onde elettromagnetiche del plasma o onde magentoidrodinamiche viaggiano lungo la linea del campo magnetico in decine di minuti.

Continuando a confrontare le pulsazioni dell'aurora a raggi X con le vibrazioni magnetiche, inizieremo a sapere se l'intera magnetosfera di Giove sta vibrando nel tempo o se questo varia da luogo a luogo, afferma Dunn.

Liz Auroras su Giove Chandra

Credito immagine: Raggi X: NASA/CXC/UCL/W.Dunn et al, Ottico: Polo Sud: Crediti: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Gerald Eichstädt /Seán Doran Polo Nord Credito: NASA/JPL-Caltech /SwRI/MSSS

Sono stati presi in considerazione eventuali disturbi nel campo magnetico e il team si è reso conto che le onde magentoidrodinamiche che stavano osservando erano allineate con gli impulsi nei raggi X. Queste erano onde magentoidrodinamiche compresse. Hanno operato come onde di compressione , che sperimentano vibrazioni parallele alla direzione in cui viaggiano e possono propagarsi solo in un mezzo (materia nello spazio di mezzo), che era il plasma. Il periodicità , o ripetute occorrenze di un fenomeno entro determinati periodi di tempo, verificati sia nelle osservazioni XMM-Newton che in Juno. Erano le prove necessarie per creare modelli informatici di ciò che stava accadendo.

Le periodicità coerenti tra le onde di compressione misurate da Juno e le pulsazioni a raggi X misurate da XMM-Newton sono le prove chiave, afferma Yao. Nelle 26 ore di osservazione continua dei raggi X, c'erano tre intervalli in cui i due set di dati erano disponibili. La periodicità coerente è estremamente improbabile una coincidenza.

Sorprendentemente, le aurore di Giove sono più vicine a quelle della Terra di quanto pensassimo. Le aurore sul nostro pianeta attraversano un processo non dissimile da quello che accade su Giove. Quando il vento solare soffia dentro particelle cariche, corrono anche nel nostro campo magnetico e accelerano verso i poli come se stessero cavalcando un ottovolante cosmico. Quindi si schiantano contro le molecole atmosferiche che diventano ionizzato acquistando o perdendo elettroni e scatenando uno spettacolo di luci spettacolare. Su Giove le aurore sono più intense, come in permanente. Questo perché le particelle provengono dall'anidride solforosa vulcanica della sua luna in costante eruzione Io invece che dal Sole.

Ora riguardo al onde elettromagnetiche di ciclotrone ionico (EMIC) che hanno anche una connessione con le aurore sulla Terra. UN ciclotrone si forma quando un campo elettrico alternato accelera particelle cariche, che ruotano contemporaneamente su un percorso a spirale o circolare all'interno del campo magnetico. Queste onde si trovano nei plasmi magnetizzati e rilasciano energia elettromagnetica vicino al ciclotrone più vicino. Yao non vede l'ora di utilizzare questa conoscenza in future indagini su altri pianeti e lune.

Saturno, Urano e Nettuno possono tutti guidare onde di compressione sistematiche, modulando le distribuzioni di ioni, eccitanti onde ciclotroniche di ioni elettromagnetiche che potrebbero disperdere ioni per precipitare nelle atmosfere planetarie', afferma. 'Anche le attività vulcaniche non sono gli unici processi in grado di generare ioni pesanti. I grandi pennacchi di vapore acqueo sulla luna di Saturno Encelado producono ioni del gruppo dell'acqua che non sono così diversi dagli ioni vulcanici.

Il fatto è che gli ioni nella magnetosfera di Giove sono molto più ad alta energia di quelli che si trovano nelle magnetosfere di altri corpi, quindi non aspettarti un intero spettacolo di luci. Altri giganti gassosi come Saturno potrebbero non produrre nemmeno aurore a raggi X. Tuttavia, questo è uno sguardo affascinante su come vengono creati gli effetti speciali nello spazio.

Gli impulsi aurorali di Giove sono la firma di un processo globale o solo un piccolo processo localizzato visto nei luoghi che Giunone ha esplorato finora? Non lo sappiamo ancora, dice Dunn. Man mano che Giunone esplora sempre di più l'ambiente intorno a Giove, speriamo di poter rispondere a questa domanda.



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