La Grande Macchia Rossa di Giove (GRS) è il più grande vortice planetario del Sistema Solare con un diametro di circa 14mila Km. Nella sua periferia i venti soffiano alla velocità di 450 km/h. La tonalità rossa è dovuta a reazioni chimiche nelle nubi sommitali, rendendola un dettaglio facilmente riconoscibile per contrasto rispetto alle altre nubi chiare anche in piccoli strumenti amatoriali. Nonostante la sua imponenza, il meccanismo di formazione non è stato mai chiarito dagli scienziati planetari che, altrettanto, dibattono sull’età della struttura.
In letteratura è spesso riportato che si tratta di un vortice attivo da almeno quattro secoli e mezzo, cioè da quando fu scoperta da Gian Domenico Cassini nel 1665. In realtà le fonti storiche riportano anche sue sparizioni per molti decenni e cambi di tonalità.
(a) In questo dipinto del 1711 di Donato Creti, una macchia rossa è mostrata in modo prominente su Giove, probabilmente influenzata dalle comunicazioni con gli astronomi Cassini o Manfredi. Due disegni della fine del 1800 (b,c, Trouvelot ed Elger, rispettivamente) mostrano macchie allungate sul pianeta.
Una lunga sparizione
Quello descritto da Cassini era un ovale scuro alla stessa latitudine dell’odierna GRS che l’astronomo chiamò “Macchia permanente” per porre l’accento sulla sua persistenza. Tale struttura fu osservata sino al 1713 quando gli astronomi del tempo ne persero le tracce. Una grande macchia su Giove fu nuovamente riportata nel 1831, vale a dire dopo una pausa di ben 118 anni, sempre alla stessa latitudine gioviana però di tonalità chiara.
Se la latitudine suggerisce la persistenza di un fenomeno, la sua non continuità lascia invece propendere per qualcosa che si formi, duri per un certo periodo sino a esaurirsi. Date le osservazioni storiche intermittenti delle macchie di Giove, gli scienziati dibattono se la GRS di oggi sia la stessa che videro gli scienziati del XVII secolo. In caso contrario, l’attuale macchia avrebbe appena 193 anni.
Un nuovo studio utilizza osservazioni storiche dal XVII secolo in poi e modelli numerici per spiegare la longevità e la natura del vortice, in particolare gli autori utilizzano fonti storiche risalenti alla metà del 1600 per analizzare l’evoluzione nel tempo delle dimensioni, della struttura e della posizione. I risultati sono illustrati da Agustín Sánchez-Lavega et al. in Geophysical Research Letters (Volume51, Issue12 28 June 2024)
Disegni di Cassini della Macchia Permanente su Giove nel 1600 (ac). Per confronto, (d) mostra l’attuale Grande Macchia Rossa, scattata da Eric Sussenbach.
Come si è formata?
Da qualche tempo la GRS si sta riducendo, infatti misurava 39mila Km nel suo asse maggiore nel 1831 in luogo degli attuali 14mila. Anche l’eccentricità si è ridotta nel frattempo sino a diventare quasi rotonda. Ma dove si origina?
Le missioni spaziali che hanno avvicinato Giove, sino alla sonda Juno al presente in orbita, hanno puntato le telecamere su questo immenso vortice per analizzarlo a più lunghezze d’onda. Tuttavia sono le misure recenti di Juno ad aver stabilito che la GRS è sorprendentemente poco profonda e sottile. In pratica, è un vortice essenzialmente sommitale non originate nelle profondità del pianeta gassoso.
Simulazioni numeriche dell’origine della Grande Macchia Rossa da una Super-Tempesta e dalla fusione di Vortici. (Figura tratta da Agustín Sanchez-Lavega et al. 2024)
Simulazioni a confronto
Il gruppo ha quindi utilizzato simulazioni numeriche per esplorare i possibili scenari di formazione alla luce dei dati recenti e, più in generale, i meccanismi che favoriscono la formazione di vortici nell’atmosfera gioviana. La macchia potrebbe essersi formata a seguito di una gigantesca supertempesta, simile a quelle occasionalmente osservate su Saturno. Altrettanto, dalla fusione di tanti vortici più piccoli generati dalle intense correnti di vento che scorrono parallele tra loro. Altresì l’instabilità dei venti che potrebbe produrre una cella atmosferica allungata, simile per forma alla GRS.
I risultati indicano che, sebbene nei primi due casi si formi un anticiclone, esso differisce in termini di forma e proprietà dinamiche dall’attuale Grande Macchia Rossa. L’instabilità del vento che produce le celle, d’altra parte, potrebbe aver prodotto una “proto-Grande Macchia Rossa” che poi si è ridotta nel tempo, dando origine alla GRS compatta e in rapida rotazione osservata dalla fine del XIX secolo. Il meccanismo di formazione è supportato dall’osservazione di celle grandi e allungate all’origine dei vortici chiari su Giove.
Dalle osservazioni storiche ai modelli
“È stato molto motivante e stimolante consultare gli appunti e i disegni di Giove e della sua macchia permanente, realizzati dal grande astronomo Cassini e i suoi articoli della seconda metà del XVII secolo che descrivono il fenomeno”, dichiara Sánchez-Lavega. “Altri prima di noi avevano esplorato queste osservazioni e ora abbiamo quantificato i risultati”.
La ricerca futura mirerà a riprodurre il restringimento nel tempo della GRS per chiarire i meccanismi fisici alla base della relativa stabilità. I ricercatori puntano anche a prevedere se il vortice si disintegrerà e scomparirà dopo aver raggiunto una dimensione limite, come forse accaduto alla Macchia Permanente di Cassini.
