l mistero dei venti su Giove e Nettuno? Risolto con un unico, elegante modello

Per decenni, il sistema solare ci ha posto un rompicapo piuttosto ventoso: perché i giganti gassosi, pur avendo condizioni di base simili, presentano correnti a getto equatoriali che soffiano in direzioni opposte? Giove e Saturno esibiscono venti che sfrecciano verso est, nella stessa direzione di rotazione del pianeta (progradi). Al contrario, Urano e Nettuno hanno venti che soffiano ostinatamente verso ovest (retrogradi).

Fino ad oggi, la comunità scientifica si era quasi rassegnata all’idea che fossero necessari meccanismi fisici completamente diversi per spiegare questo dualismo. Un set di regole per una coppia di pianeti, e un altro per l’altra. Una complicazione che lasciava sempre un po’ di amaro in bocca. Ora, un gruppo di ricercatori della Netherlands Research School of Astronomy ha proposto un modello unificato che, con una semplicità quasi disarmante, sembra mettere fine alla questione.

La soluzione non era nel “cosa”, ma nel “quanto”

L’idea di base, guidata da Keren Duer-Milner, è che non servono spiegazioni complesse e distinte. Esiste un unico meccanismo in grado di generare naturalmente entrambi i flussi, a seconda di una sola, cruciale variabile: la profondità dell’atmosfera in cui avviene il rimescolamento convettivo.

Vediamolo in modo semplice:

1. Il Motore: Nelle profondità di questi pianeti, il calore interno risale verso la superficie. È un processo di convezione, non dissimile dal movimento che vediamo in una pentola d’acqua che bolle.
2. La Torsione: La rapidissima rotazione dei giganti gassosi “stira” e “torce” queste correnti ascensionali e discendenti, trasformandole in flussi orizzontali ad altissima velocità: le correnti a getto (jet streams).
3. Il Bivio: È qui che entra in gioco la scoperta. Il sistema, in determinate condizioni, può assestarsi in due configurazioni stabili: una con venti verso est, l’altra con venti verso ovest. Gli scienziati chiamano questo punto “biforcazione”.

Il fattore che determina quale strada intraprendere è proprio la profondità dello strato in cui il calore si rimescola. Il modello del team olandese suggerisce questo schema chiaro e coerente:

In pratica, Giove e Saturno avrebbero strati convettivi molto profondi che favoriscono la configurazione “verso est”, mentre Urano e Nettuno, con i loro strati più superficiali, favoriscono quella “verso ovest”. Stesso meccanismo, due risultati diversi. Un’eleganza che in fisica piace sempre molto.

Risultati della simulazione dei Paesi Bassi

Perché è una scoperta importante?

Comprendere queste dinamiche non è un semplice esercizio accademico. Stiamo parlando dei venti più veloci del Sistema Solare, che possono raggiungere velocità comprese tra i 500 e i 2.000 km/h, ordini di grandezza superiori a qualsiasi uragano terrestre.

Questo modello unificato non solo risolve un mistero nostrano, ma fornisce uno strumento preziosissimo per analizzare le atmosfere dei giganti gassosi e ghiacciati che stiamo scoprendo attorno ad altre stelle. Molti di questi esopianeti hanno probabilmente condizioni simili (rotazione rapida e calore interno), e ora abbiamo una chiave di lettura in più per interpretare i dati che raccogliamo.

Il team sta ora confrontando le previsioni del modello con i dati reali raccolti dalla sonda Juno in orbita attorno a Giove, in cerca di conferme. Come ha affermato la stessa Duer-Milner: “Siamo entusiasti perché abbiamo finalmente trovato una spiegazione semplice ed elegante per un fenomeno complesso”. Una soluzione unica, in attesa che nuovi dati, magari, complichino di nuovo le cose. Com’è giusto che sia, nella scienza.

Il pianeta Giove

Domande & Risposte

1. Perché questa scoperta è così rilevante se riguarda pianeti così lontani? La sua importanza è duplice. Primo, risolve una contraddizione fondamentale nella nostra comprensione della fisica planetaria, dimostrando che leggi universali possono produrre risultati diversi in base alle condizioni iniziali. Secondo, e forse più importante, ci fornisce un modello predittivo per studiare gli esopianeti. Capire come funzionano le atmosfere aliene è un passo cruciale nella ricerca di mondi potenzialmente abitabili e nella comprensione della diversità planetaria nell’universo.

2. Cosa si intende esattamente con “profondità dello strato convettivo”? È lo spessore, misurato dalla cima delle nubi verso l’interno del pianeta, dello strato atmosferico in cui il calore proveniente dal nucleo si trasmette tramite “rimescolamento” (convezione), simile all’acqua che bolle. Secondo il nuovo modello, se questo strato è molto esteso e profondo (come in Giove), i venti equatoriali tendono a seguire la rotazione del pianeta. Se invece è più sottile e superficiale (come in Urano), i venti si oppongono alla rotazione.

3. Come faranno gli scienziati a essere sicuri che questo modello sia corretto? Il modello, per ora, si basa su simulazioni computerizzate molto sofisticate (GCM – Global Circulation Models). La prova definitiva arriverà dal confronto con i dati osservativi reali. La sonda Juno della NASA, attualmente in orbita attorno a Giove, sta raccogliendo dati precisi sulla struttura profonda dell’atmosfera gioviana. Se questi dati confermeranno l’esistenza di uno strato convettivo profondo, come previsto dal modello per generare venti verso est, sarà una fortissima validazione della teoria.