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Il canto di Ganimede: suoni dalla luna di Giove

tempo di lettura: 5 minuti

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livello elementare

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ARGOMENTO: ASTRONOMIA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: SOLE

parole chiave: Ganimede, Giove, sonda Juno

 

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Questa immagine della luna gioviana Ganimede è stata ottenuta dall’imager JunoCam della sonda spaziale Juno della NASA durante il sorvolo della luna ghiacciata il 7 giugno 2021. Immagine: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS

Nel nostro viaggio nel sistema solare avevamo raccontato l’incontro virtuale con Giove e con i suoi satelliti. Fra di essi avevamo incontrato Ganimede, una luna ghiacciata di Giove,  la più grande del nostro Sistema Solare.

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Come ricorderete la missione della sonda Juno della NASA sta esplorando Giove, trasmettendoci foto straordinarie, dati atmosferici e altre osservazioni sul gigante gassoso più grande del nostro sistema solare. La sonda Juno fu lanciata il 5 agosto 2011 ed arrivò in orbita attorno a Giove il 4 luglio 2016, continuando la sua missione per comprendere l’origine e l’evoluzione di questo grande pianeta.

Partiamo dall’inizio
La domanda che gli astronomi si pongono è quali segreti il pianeta Giove nasconda sotto la sua spessa coltre di nubi, misteri che potrebbero spiegare i processi e le condizioni fondamentali che hanno governato il nostro sistema solare durante la sua formazione iniziale.

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Zona equatoriale di Giove che appare molto diversa da quella del grande occhio rosso – foto NASA da sonda Juno

Si è notato che variazioni nella struttura interna di Giove provocano piccoli effetti sul suo campo gravitazionale, che altera leggermente l’orbita di Juno. In particolare, più la sonda si avvicina a Giove, più pronunciati sono gli spostamenti. Questi cambiamenti nell’orbita causano piccole variazioni nella frequenza dei segnali radio ricevuti e rimandati sulla Terra. Questo fenomeno è noto come effetto Doppler, lo stesso tipo di spostamento di frequenza che si verifica quando il tono della sirena di un’ambulanza aumenta quando essa si avvicina verso di noi e diminuisce quando si allontana.

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l’effetto doppler

Per misurare questi piccoli spostamenti di frequenza, il sistema di telecomunicazioni di Juno è dotato di un transponder radio che opera nella banda X, ovvero con dei segnali radio con una lunghezza d’onda di tre centimetri. Il transponder rileva i segnali inviati dal Deep Space Network della NASA sulla Terra ed invia immediatamente un segnale di risposta. I piccoli cambiamenti nella frequenza del segnale (shifted signals) ci dicono quanto Juno si è spostato a causa delle variazioni della gravità di Giove. Per una maggiore precisione, il sistema di telecomunicazione dispone anche di un traduttore (made in Italy) in banda Ka, che svolge un lavoro simile, ma con lunghezze d’onda radio di un centimetro.

Una delle antenne del Deep Space Network della NASA, situata a Goldstone, in California, può trasmettere e ricevere segnali su entrambe le bande radio. Uno strumento chiamato Advanced Water Vapor Radiometer aiuta poi ad isolare il segnale dalle interferenze causate dall’atmosfera terrestre.

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la rete dei centri dii ricerca partner di ausilio alla missione Juno

Juno utilizza il suo strumento Microwave Radiometer (MWR) per sondare l’atmosfera profonda di Giove, effettuando misurazioni che consentono agli scienziati di determinare la quantità di acqua nell’atmosfera del pianeta, uno degli aspetti ancora mancanti per comprendere la formazione di Giove. Per vedere cosa c’è al di sotto della spessa atmosfera, il MWR misurerà le microonde emesse, le uniche che possono essere distinte attraverso le nuvole.

Considerando che la profondità da cui la radiazione nella banda delle microonde può “sfuggire” è in funzione  delle loro frequenze, il MWR potrà studiare diversi strati dell’interno di Giove. Inoltre, essendoci una forte emissione radio dalle fasce di radiazione di Giove, che blocca la nostra visione del pianeta dalla Terra, la sonda Juno sta volando molto vicino al grande pianeta gassoso, all’interno delle sue zone di radiazione.

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una delle sei antenne MWR in dotazione a Juno

In sintesi, grazie ad una suite di strumenti scientifici, la sonda Juno indaga sull’esistenza su Giove di un possibile nucleo solido, e sta mappando il suo intenso campo magnetico. Inoltre, sta misurando la quantità di acqua e ammoniaca nell’atmosfera profonda ed osservando le incredibili aurore del gigante gassoso. Queste informazioni consentiranno di fare un enorme passo avanti nella nostra comprensione di come si formarono i pianeti giganti e del loro ruolo nella creazione del sistema solare.

Juno ci rivelerà la storia di Giove mappando i campi gravitazionali e magnetici con una risoluzione sufficiente per analizzare la struttura interna del pianeta, la regione di origine del campo magnetico e la natura della convezione profonda. Sondando in profondità nell’atmosfera di Giove, determinerà lo “spessore” ovvero la profondità delle cinture e delle sue zone, fornendo il primo rilevamento ed esplorazione della struttura tridimensionale della magnetosfera polare di Giove.

Nel frattempo, incominciano ad arrivare le prime scoperte
Il Jet Propulsion Laboratory della NASA, che ha sviluppato buona parte dei sistemi di comunicazione della sonda, ha recentemente pubblicato una traccia audio di 50 secondi sviluppata con i dati acquisiti dalla navicella spaziale Juno durante il suo sorvolo ravvicinato di Ganimede il 7 giugno.

I dati per la registrazione sono stati raccolti con lo strumento Juno’s Waves, che misura le onde elettriche e magnetiche prodotte nella magnetosfera di Giove. La NASA ha quindi proceduto a “spostare” la frequenza delle emissioni raccolte nella gamma audio per creare questa straordinaria traccia audio che potremmo definire il “canto di Ganimede“.

Secondo Scott Bolton, un senior researcher del  Southwest Research Institute di San Antonio, incaricato dell’analisi della missione di Juno, ha descritto i suoni raccolti in questo modo “Se ascoltate attentamente, potete sentire il brusco cambiamento a frequenze più alte intorno al punto medio della registrazione, che rappresenta l’ingresso in una regione diversa nella magnetosfera di Ganimede“.

Il sorvolo di Ganimede da parte di Juno si è verificato durante il suo 34esimo passaggio intorno a Giove ed è stato il più vicino dall’approccio della navicella spaziale Galileo nel 2000, che una sonda spaziale abbia mai effettuato in prossimità di Ganimede, la  luna più grande del Sistema Solare, più grande del pianeta Mercurio. Di fatto la sonda Juno è arrivata a 645 miglia (1.038 chilometri) dalla superficie di Ganimede mentre viaggiava ad una velocità di oltre 67.000 km/h.  

Con un pò di soddisfazione possiamo dire che a bordo c’è qualcosa anche di italiano: l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) ha infatti fornito il sistema di analisi in Ka-band, ovvero la porzione superiore delle frequenze a microonde dello spettro elettromagnetico che segue la banda K (frequenze comprese tra 26.5–40 gigahertz (GHz)).

 

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