Finora, le uniche misurazioni disponibili riguardavano la velocità del vento nella troposfera del pianeta, dove si disegnano le iconiche bande gioviane, e nell'alta ionosfera.

 

Il risultato

Giove è famoso per le sue bande rosse e bianche: nuvole vorticose di gas in movimento che gli astronomi usano tradizionalmente per tracciare i venti nella bassa atmosfera del pianeta. Qui i venti vanno quasi esclusivamente verso est o verso ovest, fatta eccezione per i vortici come la Grande Macchia Rossa, dove la circolazione assomiglia di più ad un uragano. Queste caratteristiche vengono utilizzate per tracciare i venti nella bassa atmosfera del pianeta, semplicemente confrontando istantanee scattate in tempi diversi. Nello strato stratosferico soprastante, invece, i venti sembrano seguire la forma degli anelli aurorali di Giove che, come per l'aurora boreale terrestre, risultano intrinsecamente collegati al suo campo magnetico che guida il vento solare verso i poli. Ma finora i ricercatori non erano stati in grado di misurare direttamente le strutture e i movimenti precisi del vento tra questi due strati atmosferici, nella stratosfera, dove non ci sono nuvole da monitorare.

Tuttavia, l'impatto della cometa Shoemaker–Levy 9 produsse, a quelle quote, nuove molecole (acido cianidrico e monossido di carbonio) che gli scienziati hanno potuto seguire per misurare direttamente i "getti" stratosferici di Giove. Gli scienziati usano la parola "getti" per riferirsi a strette bande di vento nell'atmosfera, come le correnti a getto sulla Terra. Entrambe le sostanze chimiche sono longeve e fluttuano ancora nell'atmosfera del pianeta ed il team è stato in grado di tracciare le impronte digitali spettrali uniche dei due composti.
Il risultato è stato sbalorditivo: quello "più spettacolare è la presenza di potenti getti [che sferzavano in direzioni impreviste], con velocità fino a 400 metri al secondo, che si trovano sotto la zona di formazione delle aurore vicino ai poli", ha detto ha detto Thibault Cavalié del Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux in Francia, primo autore dello studio. Queste velocità del vento, equivalenti a circa 1450 chilometri all'ora, sono più del doppio delle velocità massime raggiunte dalla tempesta che forma la Grande Macchia Rossa ed oltre il triplo della velocità del vento misurata per i tornado più forti della Terra.

Studi precedenti prevedevano che questi venti sarebbero diminuiti di velocità in alta atmosfera per scomparire ben prima di raggiungere il cuore della stratosfera: "I nuovi dati di ALMA ci dicono il contrario", ha detto Cavalié, ed è stata una "vera sorpresa".

 

La rilevazione

Il team ha utilizzato 42 delle 66 antenne ad alta precisione di ALMA, ubicate nel deserto di Atacama nel nord del Cile, per analizzare lo spostamento delle molecole di acido cianidrico e monossido di carbonio nella stratosfera di Giove a partire dall'impatto della cometa Shoemaker–Levy 9. I dati di ALMA hanno permesso di misurare lo spostamento Doppler (piccoli cambiamenti nella frequenza della radiazione emessa dalle molecole) causato dai venti in questa regione del pianeta. "Misurando questo spostamento, siamo stati in grado di dedurre la velocità dei venti proprio come si potrebbe dedurre la velocità di un treno in transito dal cambiamento nella frequenza del fischio del treno", ha spiegato il coautore dello studio Vincent Hue, scienziato planetario presso il Southwest Research Institute negli Stati Uniti.

"È stata un'osservazione davvero difficile", ha commentato Imke de Pater, scienziato planetario a Berkeley che ha utilizzato ALMA in precedenza ma non faceva parte di questo studio..

"La nostra rilevazione indica che questi getti potrebbero comportarsi come un vortice gigante con un diametro fino a quattro volte quello della Terra e un'altezza di circa 900 chilometri", ha spiegato il coautore Bilal Benmahi, del Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux. "Un vortice di queste dimensioni sarebbe un unicuum meteorologico nel Sistema Solare", ha aggiunto Cavalié.

Oltre ai sorprendenti venti polari, l'equipe ha anche utilizzato ALMA per confermare l'esistenza di forti venti stratosferici intorno all'equatore del pianeta, misurandone per la prima volta direttamente la velocità. I getti osservati in questa parte del pianeta hanno velocità medie di circa 600 chilometri orari.

Le osservazioni di ALMA necessarie per tracciare i venti stratosferici sia ai poli che all'equatore di Giove hanno richiesto meno di 30 minuti di utilizzo del telescopio. "Gli alti livelli di dettaglio che abbiamo raggiunto in questo breve periodo dimostrano davvero la potenza delle osservazioni di ALMA", ha commentato Thomas Greathouse, scienziato presso il Southwest Research Institute negli Stati Uniti, coautore dello studio. "Mi sembra ancora sbalorditivo vedere la prima misura diretta di questi venti".

"Questi risultati di ALMA aprono una nuova finestra per lo studio delle regioni aurorali di Giove, cosa davvero inaspettata solo pochi mesi fa", ha concluso Cavalié. "Pongono anche le basi per misure simili ma più estese che saranno effettuate dalla missione JUICE e dal suo strumento per le onde sub-millimetriche (SWI)", ha aggiunto Greathouse, riferendosi alla missione JUICE dell'Agenzia spaziale europea ESA che dovrebbe essere lanciata nello spazio il prossimo anno.

Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Astronomy & Astrophysics