Giove ha un nucleo solido?

I giganti gassosi sono sempre stati un mistero per noi. A causa delle loro nuvole dense e vorticose, è impossibile avere una buona occhiata al loro interno e determinare la loro vera struttura. Data la loro distanza dalla Terra, è dispendioso in termini di tempo e costoso per inviare veicoli spaziali a loro, rendendo missioni di indagine pochi e lontani tra loro. E a causa della loro intensa radiazione e forte gravità, qualsiasi missione che tenta di studiarli deve farlo con attenzione.

Eppure, gli scienziati sono stati del parere per decenni che questo enorme gigante gassoso ha un nucleo solido. Questo è coerente con le nostre attuali teorie su come il Sistema Solare e i suoi pianeti si sono formati e migrati nelle loro posizioni attuali. Mentre gli strati esterni di Giove sono composti principalmente da idrogeno ed elio, gli aumenti di pressione e densità suggeriscono che più vicino al nucleo, le cose diventano solide.

Struttura e composizione:

Giove è composto principalmente da materia gassosa e liquida, con materia più densa sotto. La sua atmosfera superiore è composta da circa l ’88-92% di idrogeno e l’ 8-12% di elio per cento di volume di molecole di gas, e ca. 75% di idrogeno e 24% di elio in massa, con il restante uno per cento costituito da altri elementi.

L’atmosfera contiene tracce di metano, vapore acqueo, ammoniaca e composti a base di silicio, nonché tracce di benzene e altri idrocarburi. Ci sono anche tracce di carbonio, etano, idrogeno solforato, neon, ossigeno, fosfina e zolfo. Cristalli di ammoniaca congelata sono stati osservati anche nello strato più esterno dell’atmosfera.

L’interno contiene materiali più densi, in modo tale che la distribuzione è di circa il 71% di idrogeno, il 24% di elio e il 5% di altri elementi in massa. Si ritiene che il nucleo di Giove sia un denso mix di elementi-uno strato circostante di idrogeno metallico liquido con un po ‘ di elio e uno strato esterno prevalentemente di idrogeno molecolare. Il nucleo è stato anche descritto come roccioso, ma questo rimane sconosciuto pure.

Nel 1997, l’esistenza del nucleo è stata suggerita da misurazioni gravitazionali, indicando una massa da 12 a 45 volte la massa della Terra, o circa il 4% -14% della massa totale di Giove. La presenza di un nucleo è supportata anche da modelli di formazione planetaria che indicano come un nucleo roccioso o ghiacciato sarebbe stato necessario ad un certo punto della storia del pianeta. Altrimenti, non sarebbe stato in grado di raccogliere tutto il suo idrogeno ed elio dalla nebulosa protosolare – almeno in teoria.

Tuttavia, è possibile che questo nucleo si sia ridotto a causa delle correnti di convezione dell’idrogeno caldo, liquido e metallico che si mescola con il nucleo fuso. Questo nucleo potrebbe anche essere assente ora, ma è necessaria un’analisi dettagliata prima che ciò possa essere confermato. La missione Juno, lanciata nell’agosto 2011 (vedi sotto), dovrebbe fornire alcune informazioni su queste domande, e quindi fare progressi sul problema del nucleo.

Formazione e migrazione:

Le nostre attuali teorie sulla formazione del Sistema Solare affermano che i pianeti hanno formato circa 4.5 miliardi di anni fa da una Nebulosa solare (cioè ipotesi nebulosa). Coerentemente con questa teoria, si ritiene che Giove si sia formato come risultato della gravità che tira insieme nuvole vorticose di gas e polvere.

Giove acquisì la maggior parte della sua massa dal materiale rimasto dalla formazione del Sole, e finì con più del doppio della massa combinata degli altri pianeti. In realtà, è stato congetturato che Giove aveva accumulato più massa, sarebbe diventata una seconda stella. Questo si basa sul fatto che la sua composizione è simile a quella del Sole – essendo fatta prevalentemente di idrogeno.

Inoltre, gli attuali modelli di formazione del sistema solare indicano anche che Giove si è formato più lontano dalla sua posizione attuale. In quella che è conosciuta come l’ipotesi Grand Tack, Giove migrò verso il Sole e si stabilì nella sua posizione attuale di circa 4 miliardi di anni fa. Questa migrazione, è stato sostenuto, avrebbe potuto portare alla distruzione dei pianeti precedenti nel nostro sistema solare – che potrebbe aver incluso Super-Terre più vicine al Sole.

Esplorazione:

Anche se non è stata la prima sonda robotica a visitare Giove, o la prima a studiarlo dall’orbita (questo è stato fatto dalla sonda Galileo tra il 1995 e il 2003), la missione Juno è stata progettata per indagare i misteri più profondi del gigante gioviano. Questi includono l’interno di Giove, l’atmosfera, la magnetosfera, il campo gravitazionale e la storia della formazione del pianeta.

La missione è stata lanciata nell’agosto 2011 e ha raggiunto l’orbita attorno a Giove il 4 luglio 2016. La sonda è entrata nella sua orbita ellittica polare dopo aver completato un tiro di 35 minuti del motore principale, noto come Jupiter Orbital Insertion (o JOI). Mentre la sonda si avvicinava a Giove da sopra il suo polo nord, le fu offerta una vista del sistema gioviano, di cui fece un’ultima foto prima di iniziare JOI.

Da quel momento, la navicella spaziale Juno ha condotto manovre di perijove – dove passa tra la regione polare settentrionale e la regione polare meridionale – con un periodo di circa 53 giorni. Ha completato 5 perijoves da quando è arrivato a giugno di 2016, e si prevede di condurre un totale di 12 prima di febbraio di 2018. A questo punto, escludendo qualsiasi estensione della missione, la sonda si dis-orbiterà e brucerà nell’atmosfera esterna di Giove.

Mentre compie i suoi passaggi rimanenti, Juno raccoglierà maggiori informazioni sulla gravità di Giove, sui campi magnetici, sull’atmosfera e sulla composizione. Si spera che queste informazioni ci insegnino molto su come l’interazione tra l’interno di Giove, la sua atmosfera e la sua magnetosfera guidi l’evoluzione del pianeta. E, naturalmente, si spera di fornire dati conclusivi sulla struttura interna del pianeta.

Giove ha un nucleo solido? La risposta breve è, non lo sappiamo yet ancora. In verità, potrebbe benissimo avere un nucleo solido composto da ferro e quarzo, che è circondato da uno spesso strato di idrogeno metallico. È anche possibile che l’interazione tra questo idrogeno metallico e il nucleo solido abbia causato la perdita del pianeta qualche tempo fa.

A questo punto, tutto quello che possiamo fare è sperare che le indagini in corso e le missioni produrranno ulteriori prove. Questi non solo ci aiuteranno a perfezionare la nostra comprensione della struttura interna di Giove e della sua formazione, ma anche a perfezionare la nostra comprensione della storia del Sistema Solare e di come è nato.

Oggi abbiamo scritto molti articoli su Giove per l’Universo. Ecco dieci fatti interessanti su Giove, quanto è grande Giove?, Quanto tempo ci vuole per arrivare a Giove?, Qual è il tempo come su Giove?, Quanto è lontano Giove dal Sole?, e l’orbita di Giove. Quanto dura un anno su Giove?

Se desideri maggiori informazioni su Giove, dai un’occhiata ai comunicati stampa di Hubblesite su Giove, ed ecco un link alla Guida di esplorazione del sistema solare della NASA a Giove.

Abbiamo anche registrato un episodio di Astronomia Lanciato proprio su Giove. Ascolta qui, Episodio 56: Giove.