Studio Sul Clima Dei Giganti Gassosi

Qual è la previsione del tempo a lungo raggio per i pianeti gassosi Urano e Nettuno? Questi pianeti hanno venti estremi che soffiano fino ad una velocità di oltre 1000 km orari, tempeste ed uragani grandi come la Terra, immensi sistemi meteorologici che durano per anni. Entrambi i pianeti presentano climi simili, nonostante il fatto che Urano sia capovolto su un lato con il polo rivolto verso il Sole durante l'inverno. I venti di questi pianeti sono stati osservati sulle loro superfici esterne, ma per ottenere una comprensione migliore, abbiamo bisogno di avere un'idea di ciò che sta accadendo più in basso.
Per esempio, i modelli atmosferici nascono dal profondo del pianeta, o sono limitati alla superficie?


Una nuova ricerca presso il Weizmann Institute of Science della University of Arizona e della Università di Tel Aviv, pubblicato online su Nature, dimostra che i modelli del vento osservati sulla superficie possono estendersi in profondità su questi due mondi.
Comprendere la circolazione atmosferica non è semplice per un pianeta senza una superficie solida, dove non esistono confini tra solidi, liquidi e gli strati di gas.

Dalla scoperta di questi forti venti atmosferici nel 1980 da parte della sonda Voyager II, la misurazione in verticale di questi venti è stata un grande enigma, che influenza la nostra comprensione della fisica che regola le dinamiche atmosferiche e della struttura interna di questi pianeti.
Ma un team guidato dal Dr. Yochai Kaspi di Scienze Ambientali del Weizmann Institute Energy Research ha studiato un nuovo metodo per l'analisi del campo gravitazionale dei pianeti, in modo da determinare un limite superiore per lo spessore atmosferico degli strati.
Le deviazioni nella distribuzione di massa in pianeti causa delle oscillazioni misurabili nel campo gravitazionale. Sulla Terra, per esempio, un aereo in volo nei pressi di una grande montagna sente la sua leggera attrazione gravitazionale extra. Come la Terra, i pianeti giganti del Sistema Solare ruotano rapidamente. In realtà tutti loro ruotano più velocemente rispetto alla Terra, i periodi di rotazione di Urano e Nettuno sono rispettivamente di circa 17 e 16 ore.


A causa di questa rapida rotazione, i venti girano a vortice intorno a regioni di alta e bassa pressione. (In un corpo non rotante, il flusso viene dall'alta alla bassa pressione). Ciò consente ai ricercatori di dedurre le relazioni tra la distribuzione della pressione e la densità del vento e del campo dei pianeti. Questi principi fisici hanno permeso al team di calcolare, per la prima volta, la gravità dei modelli del vento e creare così una mappa della gravità indotta dal vento di questi pianeti.
Calcolando i campi gravitazionali di una vasta gamma di modelli di pianeta ideali, quelli con assenza di vento, un compito svolto dal membro del team, il Dr.


Ravit Helled della Tel Aviv University e confrontandoli con i campi gravitazionali osservati, sono stati ottenuti i limiti superiori dei valori dei campi gravitazionali, dimostrando che i flussi di gas osservati nell'atmosfera sono limitati a un "tempo-strato" di non più di circa 1000 km di profondità , che costituisce soltanto una minima frazione percentuale della massa di questi pianeti.
Anche se non esistono missioni spaziali verso Urano e Nettuno in programma per il prossimo futuro, Kaspi prevede che i risultati del gruppo saranno utili per l'analisi di un altro set di modelli di circolazione atmosferica presto osservabili: quelli di Giove.


Kaspi, Helled e Hubbard sono parte del team scientifico della sonda NASA Juno diretta verso Giove.
Juno è stata lanciata nel 2011 e raggiungerà Giove nel 2016, fornendo misurazioni molto accurate del campo gravitazionale di questo gigante gassoso.
Usando gli stessi metodi del presente studio, Kaspi anticipa che essi saranno in grado di ottenere lo stesso tipo di informazioni per Urano e Nettuno: vale a dire, ponendo vincoli sulla profondità delle dinamiche atmosferiche di questo pianeta.
Urano e Nettuno sono i più lontani pianeti del Sistema Solare e ci sono ancora molte questioni aperte per quanto riguarda la loro formazione e la loro composizione.


Questo studio ha implicazioni per rivelare i misteri della loro profondità e potrà anche fornire informazioni su come si sono formati i pianeti.
Inoltre, molti dei pianeti extrasolari individuati intorno ad altre stelle hanno masse simili a quelle di Urano e Nettuno, in modo tale che la ricerca sarà importante anche per la comprensione dei pianeti extrasolari di simili dimensioni.


Foto in alto
Immagine dal Voyager II di Nettuno ripresa durante il volo ravvicinato dell'agosto 1989 (NASA). Nel mezzo appare la Grande Macchia Scura, accompagnata da luminose nubi bianche che subiscono rapidi cambiamenti di aspetto. A sud della Grande Macchia Scura vi è la caratteristica regione luminosa che gli scienziati Voyager soprannominarono Scooter. Ancora più a sud vi è un'altra regione denominata Dark Spot, con un nucleo luminoso.
La velocità del vento vicino all'equatore verso ovest, raggiunge i 1300 chilometri all'ora, mentre quelli a latitudini più alte sono verso est, con un picco fino a 900 km / h. (Credit: Immagine per gentile concessione del Weizmann Institute of Science).


Fonte:
http://www.sciencedaily.com/releases/2013/05/130516105621.htm


Traduzione e adattamento a cura di Arthur McPaul


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Dagli Anelli Sorsero I Satelliti Dei Pianeti

Due ricercatori francesi hanno recentemente proposto il primo modello che spiega come mai la maggior parte dei satelliti regolari nel nostro Sistema Solare si sono formati sopra anelli del pianeta. Il modello, unico nel suo genere, è stato testato nel 2010 per le lune di Saturno. Sembrerebbe spiegare la distribuzione attuale dei pianeti "giganti" e spiega anche come i satelliti dei pianeti "terrestri", come la Terra o Plutone siano venuti in essere. Questi risultati rappresentano un importante passo avanti per spiegare la formazione dei sistemi planetari in tutto l'Universo.

C'è una differenza fondamentale tra sistemi planetari giganti, come Giove e Saturno e quelli terrestri come la Terra o Plutone. Considerando che i giganti sono circondati da anelli e da una miriade di piccoli satelliti naturali, i pianeti terrestri hanno poche lune, o una sola e sono senza anelli.

Fino ad ora, due modelli sono stati comunemente usati per spiegare la presenza dei satelliti regolari nel nostro sistema solare. Questi indicano che i satelliti dei pianeti terrestri come la Terra e Plutone si sono formati a seguito di una collisione. Essi indicano inoltre che i satelliti dei pianeti giganti si sono formati in una nebulosa che circondava il pianeta. Non riescono tuttavia a soiegare la distribuzione specifica e la composizione chimica dei satelliti in orbita dei pianeti giganti. Un'altra teoria quindi sembrava necessaria.

Nel 2010 e nel 2011, un gruppo di ricercatori francesi ha sviluppato un nuovo modello per descrivere come le lune di Saturno siano firmate sulla base di simulazioni numeriche e dati provenienti della sonda Cassini della NASA. I ricercatori hanno scoperto che gli anelli di Saturno, che sono costituiti da blocchi molto sottili di ghiaccio che circondano il pianeta, avrebbero a loro volta dato luce anche ai satelliti di ghiaccio. Ciò è dovuto al fatto che gli anelli scaglionati nel tempo, quando raggiungono una certa distanza dal pianeta (noto come limite di Roche o raggio Roche), si agglomerano e formano piccoli corpi che si staccano e si allontanano. Questo è il modo in cui nascono gli anelli e i satelliti in orbita intorno al pianeta.

In questo nuovo studio, il docente di ricerca, Aurélien Crida dall'Università di Nizza Sophia Antipolis e dell'Observatoire de la Côte d'Azur con il collega Sébastien Charnoz dalla Université Paris Diderot e il CEA, hanno messo alla prova il nuovo modello per scoprire se potesse essere esteso ad altri pianeti. I loro calcoli hanno portato alla luce molti fattori importanti. Questo modello di formazione dei satelliti e degli anelli del pianeta spiegherebbe infatti perché i satelliti più grandi si trovino più lontano dal pianeta rispetto a quelli più piccoli. Lo studio indicherebbe anche l'accumulo dei satelliti in prossimità del limite di Roche, il loro "luogo di nascita", sul bordo esterno degli anelli.

Questa distribuzione è in perfetto accordo con il sistema planetario di Saturno. Lo stesso modello può valere anche per i satelliti dei pianeti giganti, Urano e Nettuno, che sono organizzati secondo un sistema simile. Ciò suggerirebbe che questi pianeti un tempo avessero anelli enormi simili a Saturno, che poi sono stati persi per dare alla luce i loro satelliti. Infine, il modello può essere applicato anche alla formazione dei satelliti dei pianeti terrestri. Secondo i calcoli dei ricercatori, esistono casi particolari in cui un singolo satellite può essere formato dall'anello intorno al pianeta. Questo è il caso della Terra e della Luna o di Plutone e Caronte.

Così, questo meccanismo di diffusione planetario da solo potrebbe spiegare come la maggior parte dei satelliti regolari si sono formati nel nostro Sistema Solare.

I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati il 30 novembre 2012 su Science.

Traduzione a cura di Arthur McPaul

Fonte:
http://www.sciencedaily.com/releases/2012/12/121204112012.htm