Maggio 25, 2022

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I venti d’alta quota provocano aurore insolite in un meccanismo senza precedenti

Gli scienziati dell’Università di Leicester nel Regno Unito hanno scoperto un nuovo meccanismo che genera le incredibili aurore planetarie su Saturno, causate dai venti vorticosi nella sua atmosfera. Questo rende il pianeta l’unico pianeta che ha registrato il fenomeno derivante non solo dalla magnetosfera che lo circonda.

Su tutti gli altri pianeti osservati, inclusa la Terra, le aurore sono formate solo da forti correnti che fluiscono nell’atmosfera dalla magnetosfera circostante, spinte da qualsiasi interazione con particelle cariche provenienti dal Sole (come sulla Terra) o materiale vulcanico proveniente dalla Luna (come come in Giove e nello stesso Saturno).

Un’immagine a infrarossi di Saturno che mostra un’aurora al suo polo sud, ripresa dalla navicella Cassini. Credito: NASA, Cassini, team Vims, University of Arizona, University of Leicester, JPL, ASI

Questa scoperta è stata pubblicata sulla rivista Lettere di ricerca geofisica Cambia la comprensione astrofisica delle aurore planetarie e risponde a uno dei primi misteri sollevati dalla navicella spaziale Cassini della NASA, arrivata su Saturno nel 2004: perché la lunghezza di un giorno sul pianeta non può essere facilmente misurata dagli anelli?

Quando ha raggiunto Saturno, Cassini ha tentato di misurare la velocità di rotazione del pianeta, che determina la durata della sua giornata, tracciando gli “impulsi” delle emissioni radio dall’atmosfera.

Con stupore degli scienziati della navicella spaziale, hanno scoperto che il tasso era apparentemente cambiato negli ultimi due decenni da quando l’ultima navicella spaziale (Voyager 2, anch’essa gestita dalla NASA) ha superato il pianeta nel 1981.

Molte teorie hanno cercato di capire il meccanismo della formazione dell’aurora boreale di Saturno

Nahid Choudary, ricercatore di dottorato a Leicester, membro del Planetary Science Group della School of Physics and Astronomy e corrispondente autore dello studio. “La velocità di rotazione interna di Saturno dovrebbe essere costante, ma per decenni i ricercatori hanno dimostrato che molte delle proprietà cicliche correlate del pianeta – le stesse misurazioni che utilizziamo su altri pianeti per comprendere la velocità di rotazione interna, come le trasmissioni radiofoniche – tendono a cambiare”, Choudhury detto. , aggiungendo che in aggiunta, ci sono anche caratteristiche periodiche indipendenti osservate negli emisferi settentrionale e meridionale che differiscono durante una stagione sul pianeta.

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“La nostra comprensione della fisica planetaria interna ci dice che il vero tasso di rotazione del pianeta non può cambiare così rapidamente, quindi qualcosa di unico e strano deve accadere su Saturno”.

Secondo Choudary, dall’avvento della missione Cassini della NASA sono circolate diverse teorie, nel tentativo di spiegare i meccanismi alla base di questi periodi periodici osservati. Dice che questo studio rappresenta la prima scoperta del conduttore primario, trovato nell’atmosfera superiore del pianeta, che genera sia la periodicità planetaria osservata che l’aurora boreale. È probabile che questo avvii un riesame di come gli effetti meteorologici locali su un pianeta influenzino la formazione di aurore non solo nel nostro sistema solare, ma anche più lontano”.

Gli scienziati di Leicester sono stati supportati dagli astronomi del Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA, dalla Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) e dalle università del Wisconsin-Madison, Boston e Lancaster, nonché dall’Imperial College London, per risolvere questo problema vecchio di decenni. . Domanda.

Hanno misurato le emissioni infrarosse dall’atmosfera superiore di Saturno utilizzando l’Osservatorio Keck alle Hawaii e hanno mappato i flussi mutevoli della ionosfera del pianeta, molto al di sotto della magnetosfera, nel corso di un mese, nel 2017.

Questa mappa ha mostrato che una grande percentuale delle aurore del pianeta sono generate dalla rotazione dei modelli meteorologici nella sua atmosfera e sono responsabili della velocità di rotazione variabile visibile sul pianeta. I ricercatori ritengono che il sistema sia guidato dall’energia della termosfera del gigante gassoso, poiché i venti sono stati osservati nella ionosfera tra 0,3 e 3,0 chilometri al secondo.

Pianeta con aurora anulare

Tom Stallard, Professore Associato di Scienze Planetarie, ha dichiarato: “L’Università di Leicester è stata a lungo coinvolta nella misurazione degli effetti di questa nuova scoperta: abbiamo osservato come l’aurora traballante e le linee del campo magnetico che si estendono nello spazio evidenziano una velocità di rotazione apparentemente variabile Lister.” Per due decenni, i nostri ricercatori, così come la più ampia comunità scientifica, hanno speculato su cosa potrebbe causare questi strani periodi. »

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Nel corso degli anni, dice Stallard, “riunioni scientifiche hanno discusso se la luna vulcanica Encelado sia la causa, le interazioni con la densa atmosfera di Titano o forse le interazioni con gli anelli luminosi di Saturno”.

Tuttavia, ha detto, diversi ricercatori si sono recentemente concentrati sulla possibilità che l’atmosfera superiore di Saturno possa essere la fonte di questa discrepanza. “Questa ricerca di un nuovo tipo di aurora risale ad alcune delle prime teorie sull’aurora boreale sulla Terra. Ora sappiamo che l’aurora boreale sulla Terra è alimentata dalle interazioni con un flusso di particelle cariche espulse dal sole. Ma Mi piace che il nome Aurora Borealis derivi da “Dawn of the North Wind”. Queste osservazioni hanno rivelato che Saturno possiede vere aurore – le prime aurore guidate dal vento nell’atmosfera del pianeta. »

I ricercatori di Leicester sono membri della missione Juno, un team globale di astronomi che monitora Giove, il grande vicino di Saturno, e guidano le osservazioni dei pianeti esterni del sistema solare dal telescopio spaziale James Webb lanciato di recente. Leicester svolge anche un ruolo di primo piano nel campo della scienza e della strumentazione nell’esploratore Jupiter Icy Moons (ESA) dell’Agenzia spaziale europea (JUICE), il cui lancio è previsto per la fine del 2022.

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