REGISTRATE LE FLUTTUAZIONI NEL CAMPO GRAVITAZIONALE

Com’è profonda la Grande Macchia Rossa

Due studi appena pubblicati su Science, basati entrambi su dati ottenuti con la sonda Juno, offrono – attraverso metodi complementari – stime sulla profondità dell’iconico vortice di Giove. Uno dei due è riuscito a “spingersi” fino a 500 km avvalendosi delle misure di gravità. Abbiamo intervistato la prima autrice, Marzia Parisi, ricercatrice romana oggi in California, al Jet Propulsion Laboratory della Nasa

     28/10/2021
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Marzia Parisi, ricercatrice al Jet Propulsion Laboratory della Nasa, prima autrice di uno dei due studi pubblicati oggi su Science

La Grande Macchia Rossa di Giove – l’iconico vortice che da secoli agita l’atmosfera del pianeta – è la più grande tempesta di tutto il Sistema solare: ha un’estensione di oltre 16mila km, ben più del diametro della Terra. Ma quant’è profonda? Due studi pubblicati oggi su Science, condotti usando i dati raccolti – con due tecniche complementari – attraverso la sonda Juno della Nasa, in orbita attorno a Giove dal 2016, sono ora riusciti a fornire una stima affidabile. E uno dei due è guidato da una ricercatrice italiana, Marzia Parisi.

Nata e cresciuta a Roma – «che mi manca molto», confessa a Media Inaf – Parisi ha conseguito il dottorato alla Sapienza con il professor Luciano Iess, principal investigator dello strumento di radioscienza KaT di Juno, per poi approdare alla Nasa – al Jet Propulsion Laboratory, in California, dove si trova oggi – grazie alla partecipazione, sin dai tempi del dottorato, a missioni dell’Esa e della stessa Nasa. Le sue passioni sono le lingue e la lettura, oltre naturalmente alla scienza, e se ve lo state domandando ebbene no: non ha alcun legame di parentela con il recente Premio Nobel Giorgio Parisi, «ma sono molto contenta di condividerne il cognome». Il suo risultato – complementare a quello del team del collega Scott Bolton, che per stimare la profondità della Grande Macchia Rossa si è avvalso dei dati a microonde raccolti con lo strumento Mwr – è stato ottenuto con misure di gravità, sfruttando dunque la stessa sonda Juno come una sorta di “sensore” sensibile alle fluttuazioni nel campo gravitazionale del pianeta causate dalla tempesta.

Parisi, come si può misurare la gravità attraverso una sonda spaziale qual è Juno? Osservate il modo in cui cambia la sua orbita?

«Da Terra registriamo il segnale Doppler (dunque una variazione di frequenza) di segnali radio in banda X e banda Ka – quest’ultima fornita dall’Agenzia spaziale italiana e prodotta da Thales Alenia Space. Il segnale Doppler è direttamente collegato alle fluttuazioni della velocità della sonda lungo la linea di visibilità – vale a dire, la retta che unisce la sonda all’antenna sulla Terra. Queste variazioni sono, a loro volta, legate alla gravita del pianeta, tramite le equazioni di stato».

Rappresentazione artistica di Juno in orbita attorno a Giove. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech

Quale precisione riuscite a raggiungere? Leggo di un rumore di appena 5-10 micrometri al secondo: sembra incredibile…

«Le incertezze sulla velocita radiale sono proprio dell’ordine di 10 micrometri al secondo. Considerate che la velocità relativa della sonda è dell’ordine di decine di km al secondo. Per cui queste accuratezze sono abbastanza fenomenali, e sono in parte dovute alla qualità dello strumento italiano».

Quale tipo di effetto gravitazionale esercita la Grande Macchia Rossa su Juno? Attrae di più o di meno delle altre zone dell’atmosfera gioviana?

«Difficile a dirsi, se la Grande Macchia Rossa attrae di più o di meno quando la sonda ci vola sopra, questo per motivi di geometria. Quello che posso dire è che vediamo un eccesso di massa vicino alla sua superficie, e un difetto di massa in profondità (centinaia di km sotto la Grande Macchia Rossa). Questo è dovuto ai forti venti e alle condizioni dell’atmosfera che circondano il vortice, infatti la pressione e densità tendono ad aumentare con la profondità».

La Grande Macchia Rossa in dettaglio, ripresa da Juno durante il sorvolo dell’11 luglio 2017. Crediti: Nasa / Swri / Msss / Gerald Eichstädt / Seán Doran

Quali sono i pro e contro del vostro metodo di misura della profondità della Grande Macchia Rossa rispetto a quello basato sulle microonde di Scott Bolton e colleghi?

«Direi che le due tecniche non possono essere messe a confronto, in quanto misurano cose fondamentalmente diverse e complementari. La loro è una misura diretta della “brightness temperature” su 6 canali, uno dei quali può vedere fino a una profondità di circa 350 km. In contrasto, noi con la gravità possiamo andare molto più in profondità con le nostre misure – fino a 500 km ma anche oltre».

Alla fine ottenete che la Grande Macchia Rossa è profonda tra 200 e 500 km. È tanto? È poco?

«Dipende dal punto di vista. Leggendo vari articoli nel passato mi sono fatta l’impressione che la maggior parte degli scienziati si aspettasse che la Grande Macchia Rossa fosse molto sottile (si parla di decine di km e non centinaia), per cui – se si assume questo punto di vista – 500 km rappresentano un vortice molto profondo. D’altra parte, se uno mette a confronto lo spessore con il raggio di Giove (70mila km), chiaramente si parla di un fenomeno poco profondo limitato alla zona alta dell’atmosfera».

Ma come le è venuta l’idea? E se lo aspettava, di poter riuscire a ottenere informazioni sulla Grande Macchia Rossa usando le misure di gravità?  

«L’idea è nata durante sessioni di brain storming con il mio supervisore di post-dottorato in Israele, il professor Yohai Kaspi. E sì, ho sempre avuto fiducia nel fatto che saremmo riusciti a isolare il segnale della Grande Macchia Rossa, anche se è molto sfuggente».


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