Una recente ricerca condotta dagli scienziati planetari del MIT fa luce sul motivo per cui Giove e Saturno mostrano modelli di vortici polari sorprendentemente diversi. Lo studio suggerisce che queste differenze non sono casuali ma sono invece legate alla composizione e alla densità del materiale all’interno di ciascun pianeta, una scoperta con implicazioni significative per la comprensione della struttura del gigante gassoso.
Caratteristiche polari contrastanti: i turbinii di Giove contro l’esagono di Saturno
Le missioni Juno e Cassini della NASA hanno fornito i dati visivi cruciali per questo studio. Giunone, in orbita attorno a Giove dal 2016, ha catturato immagini del caotico polo nord del pianeta, dominato da molteplici vortici vorticosi, ciascuno di circa 3.000 miglia di diametro. Al contrario, Cassini, prima che la sua missione terminasse nel 2017, osservò il polo nord di Saturno come un unico vortice esagonale stabile che si estendeva per quasi 18.000 miglia.
La domanda ha a lungo sconcertato gli scienziati: perché modelli così drasticamente diversi su pianeti di dimensioni e composizione comparabili? Sia Giove che Saturno sono prevalentemente costituiti da idrogeno ed elio, il che rende la disparità ancora più sconcertante.
Un modello semplificato fornisce intuizioni sorprendenti
Per affrontare questo mistero, il team del MIT ha utilizzato un modello fluidodinamico bidimensionale, una semplificazione deliberata che si è rivelata efficace. La rapida rotazione planetaria garantisce un movimento coerente lungo l’asse, consentendo ai ricercatori di rappresentare con precisione l’evoluzione dei vortici in due dimensioni invece di complesse simulazioni tridimensionali. Questo approccio ha reso lo studio significativamente più veloce ed efficiente.
Il team ha adattato le equazioni esistenti utilizzate per modellare i cicloni sulla Terra, adattandole alle condizioni uniche delle regioni polari di Giove e Saturno. Simulando il comportamento dei fluidi in vari scenari – alterando le dimensioni planetarie, la velocità di rotazione, il riscaldamento interno e la morbidezza/durezza del fluido sottostante – hanno osservato modelli coerenti.
La chiave: la densità interna determina la formazione dei vortici
Le simulazioni hanno rivelato che la “morbidezza” del materiale sul fondo di un vortice ne determina le dimensioni. Il materiale più morbido e leggero consente la coesistenza di vortici multipli più piccoli (come quelli su Giove), mentre il materiale più denso e più duro consente la formazione di un singolo vortice su scala planetaria (come visto su Saturno).
Ciò suggerisce che l’interno di Giove potrebbe essere composto da materiali più leggeri e meno stratificati, mentre l’interno di Saturno potrebbe essere arricchito con composti metallici più pesanti che creano strati più forti.
“Ciò che vediamo dalla superficie… potrebbe dirci qualcosa sull’interno, ad esempio quanto sia morbido il fondo”, osserva lo studente laureato Jiaru Shi.
Implicazioni per comprendere la struttura del gigante gassoso
Questa ricerca fornisce un nuovo modo per dedurre la composizione planetaria interna da fenomeni atmosferici osservabili. Lo studio evidenzia che i modelli fluidi superficiali non sono semplicemente caratteristiche estetiche, ma agiscono invece come indicatori di proprietà fondamentali e più profonde. I risultati appariranno negli Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze.
In definitiva, comprendere questi modelli di vortici non significa solo svelare il clima planetario; si tratta di ottenere una visione più approfondita degli interni nascosti dei giganti gassosi e dei processi che hanno modellato la loro formazione.
