I giganti gassosi sono sempre stati un mistero per noi. A causa delle loro nuvole dense e vorticose, è impossibile dare un'occhiata al loro interno e determinare la loro vera struttura. Data la loro distanza dalla Terra, inviare loro veicoli spaziali richiede tempo e denaro, rendendo le missioni di indagine poche e distanti tra loro. E a causa della loro intensa radiazione e della forte gravità, qualsiasi missione che tenti di studiarli deve farlo con attenzione.
Eppure, gli scienziati sono dell'opinione da decenni che questo enorme gigante gassoso abbia un nucleo solido. Ciò è coerente con le nostre attuali teorie su come il Sistema Solare e i suoi pianeti si sono formati e sono migrati nelle loro posizioni attuali. Considerando che gli strati esterni di Giove sono composti principalmente da idrogeno ed elio, aumenti di pressione e densità suggeriscono che più vicino al nucleo, le cose diventano solide.
Struttura e Composizione:
Giove è composto principalmente da materia gassosa e liquida, con materia più densa al di sotto. La sua atmosfera superiore è composta da circa l'88-92% di idrogeno e l'8-12% di elio per volume percentuale di molecole di gas, e ca. 75% di idrogeno e 24% di elio in massa, con il restante 1% costituito da altri elementi.
Struttura e composizione di Giove. Credito: Kelvinsong CC di S.A. 3.0
L'atmosfera contiene tracce di metano, vapore acqueo, ammoniaca e composti a base di silicio, nonché tracce di benzene e altri idrocarburi. Ci sono anche tracce di carbonio, etano, idrogeno solforato, neon, ossigeno, fosfina e zolfo. Cristalli di ammoniaca congelata sono stati osservati anche nello strato più esterno dell'atmosfera.
L'interno contiene materiali più densi, in modo tale che la distribuzione sia di circa il 71% di idrogeno, il 24% di elio e il 5% di altri elementi in massa. Si ritiene che il nucleo di Giove sia un denso mix di elementi: uno strato circostante di idrogeno metallico liquido con un po' di elio e uno strato esterno prevalentemente di idrogeno molecolare. Anche il nucleo è stato descritto come roccioso, ma anche questo rimane sconosciuto.
Nel 1997, il esistenza del nucleo è stato suggerito da misurazioni gravitazionali, che indicano una massa da 12 a 45 volte la massa della Terra, o circa il 4%-14% della massa totale di Giove. La presenza di un nucleo è supportata anche da modelli di formazione planetaria che indicano come sarebbe stato necessario un nucleo roccioso o ghiacciato ad un certo punto della storia del pianeta. Altrimenti, non sarebbe stato in grado di raccogliere tutto il suo idrogeno ed elio dalla nebulosa protosolare, almeno in teoria.
Tuttavia, è possibile che da allora questo nucleo si sia ridotto a causa delle correnti di convezione di idrogeno metallico caldo, liquido, che si mescola con il nucleo fuso. Questo nucleo potrebbe anche essere assente ora, ma è necessaria un'analisi dettagliata prima che ciò possa essere confermato. Il Giunonemissione , che è stato lanciato nell'agosto 2011 (vedi sotto), dovrebbe fornire alcune informazioni su queste domande e quindi compiere progressi sul problema del nucleo.
Formazione e migrazione:
Le nostre attuali teorie sulla formazione del Sistema Solare affermano che i pianeti si siano formati circa 4,5 miliardi di anni fa da una Nebulosa Solare (cioè Ipotesi nebulare ). Coerentemente con questa teoria, si ritiene che Giove si sia formato a causa della gravità che attira insieme vorticose nubi di gas e polvere.
Giove ha acquisito la maggior parte della sua massa dal materiale rimasto dalla formazione del Sole e ha finito per avere più del doppio della massa combinata degli altri pianeti. Infatti, è stato ipotizzato che se Giove avesse accumulato più massa, sarebbe diventata una seconda stella. Ciò si basa sul fatto che la sua composizione è simile a quella del Sole, essendo costituita prevalentemente da idrogeno.
Concetto artistico di una giovane stella circondata da un disco di gas e polvere, chiamato disco protoplanetario. Credito: NASA/JPL-Caltech
Inoltre, gli attuali modelli di formazione del Sistema Solare indicano anche che Giove si è formato più lontano dalla sua posizione attuale. In quello che è noto come il Ipotesi di grande virata , Giove migrò verso il Sole e si stabilì nella posizione attuale circa 4 miliardi di anni fa. Questa migrazione, è stato discusso , potrebbe aver portato alla distruzione dei pianeti precedenti nel nostro Sistema Solare, che potrebbero aver incluso Super-Terre più vicine al Sole.
Esplorazione:
Sebbene non sia stata la prima navicella spaziale robotica a visitare Giove, o la prima a studiarla dall'orbita (questo è stato fatto dal Galileo sonda tra il 1995 e il 2003), ilGiunonemissione è stata progettata per indagare sui misteri più profondi del gigante gioviano. Questi includono l'interno di Giove, l'atmosfera, la magnetosfera, il campo gravitazionale e la storia della formazione del pianeta.
La missione è stata lanciata nell'agosto 2011 e ha raggiunto l'orbita attorno a Giove su 4 luglio 2016 . La sonda è entrata nella sua orbita ellittica polare dopo aver completato un'accensione di 35 minuti del motore principale, nota come Jupiter Orbital Insertion (o JOI). Quando la sonda si è avvicinata a Giove da sopra il suo polo nord, le è stata offerta una vista del sistema gioviano, che ha foto finale di prima di iniziare JOI.
Da quel momento, la sonda spaziale Juno ha condotto manovre perijove – dove passa tra la regione polare settentrionale e la regione polare meridionale – con un periodo di circa 53 giorni. Ha completato 5 perijove da quando è arrivata nel giugno del 2016, e si prevede che ne conduca un totale di 12 prima di febbraio del 2018. A questo punto, salvo eventuali estensioni della missione, la sonda uscirà dall'orbita e brucerà nell'atmosfera esterna di Giove. .
Man mano che compie i suoi passaggi rimanenti, Giunone raccoglierà ulteriori informazioni sulla gravità, i campi magnetici, l'atmosfera e la composizione di Giove. Si spera che queste informazioni ci insegnino molto su come l'interazione tra l'interno di Giove, la sua atmosfera e la sua magnetosfera guidi l'evoluzione del pianeta. E, naturalmente, si spera di fornire dati conclusivi sulla struttura interna del pianeta.
Giove ha un nucleo solido? La risposta breve è che non lo sappiamo... ancora. In verità, potrebbe benissimo avere un nucleo solido composto da ferro e quarzo, che è circondato da uno spesso strato di idrogeno metallico. È anche possibile che l'interazione tra questo idrogeno metallico e il nucleo solido abbia causato la perdita del pianeta qualche tempo fa.
Il Polo Sud di Giove, ripreso durante la terza orbita della missione Juno (Perijove 3). Crediti: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/ Luca Fornaciari © cc nc sa
A questo punto, tutto ciò che possiamo fare è sperare che i sondaggi e le missioni in corso forniscano ulteriori prove. È probabile che questi non solo ci aiutino a perfezionare la nostra comprensione della struttura interna di Giove e della sua formazione, ma anche a perfezionare la nostra comprensione della storia del Sistema Solare e di come è nato.
Abbiamo scritto molti articoli su Giove per Universo Oggi. Qui Dieci fatti interessanti su Giove , Quanto è grande Giove? , Quanto tempo ci vuole per arrivare a Giove? , Com'è il tempo su Giove? , Quanto dista Giove dal Sole? , e L'orbita di Giove. Quanto dura un anno su Giove?
Se desideri maggiori informazioni su Giove, dai un'occhiata Comunicati stampa di Hubblesite su Giove , ed ecco un link a Guida all'esplorazione del sistema solare della NASA su Giove .
Abbiamo anche registrato un episodio di Astronomy Cast proprio su Giove. Ascolta qui, Episodio 56: Giove .
Fonti: