Giove, il gigante: la chimica e il collasso

Si analizzano qui di seguito le principali caratterestiche chimiche ed energetiche di Giove, in vista dell’arrivo della sonda JUNO previsto per il prossimo 4 luglio.

giove
Panoramica su Giove, NASA/Damian Peach 2010

Giove è formato perlopiù di massa allo stato liquido e gassoso; con un raggio equatoriale di 71492 km, è il più grande pianeta del Sistema Solare, e viene classificato come gigante gassoso. Mentre l’atmosfera dei pianeti terrestri è appena dell’ordine di 1/10.000 della massa totale del pianeta, infatti, i pianeti gioviani sono dominati dai volatili e sono caratterizzati da un involucro estremamente massivo e ricco di idrogeno allo stato fluido che costituisce la quasi totalità del pianeta.

Questo tipo di pianeti possono mantenere un’atmosfera di tali proporzioni poiché essendo di notevole massa, sono meno soggetti alla fuga di gas leggeri a causa dell’elevata velocità di fuga (la velocità necessaria ad una particella per sfuggire al campo gravitazionale del pianeta, 59.5 m/s nel caso di Giove). Per questa ragione i pianeti gioviani si comportano come sistemi chiusi e mantengono una composizione atmosferica simile a quella primordiale. Ciò non significa che non vi sia evoluzione: vi sono infatti evidenze di un lento collasso che causa una conversione dell’ energia potenziale gravitazionale in energia radiativa nel medio infrarosso. In tal modo il raggio e la temperatura di superficie variano col tempo anche se non in misura particolarmente significativa da renderne necessario lo studio su piccole scale temporali (circa 1 mm/y). Dal punto di vista chimico invece quest’effetto è di fondamentale importanza in quanto il collasso rilascia un’elevata quantità di energia negli strati più interni del pianeta, generando fenomeni di convezione.
Questi fenomeni portano le particelle che si trovavano all’equilibrio chimico negli strati interni verso gli strati esterni, dove non si trovano più all’equilibrio. D’altro canto, particelle generate da processi di fotolosi ultravioletta negli strati esterni vengono portate verso l’interno del pianeta e reagiscono con altre sostanze per raggiungere l’equilibrio chimico.
La composizione chimica di Giove è molto simile a quella che avrebbe il Sole a bassa temperatura e l’abbondanza relativa di idrogeno, elio, metano e ammoniaca sono in accordo con le abbondanze degli elementi costitutivi del Sole. Se fosse più massiccio Giove potrebbe innescare semplici reazioni nucleari e sarebbe classificato come stella invece che come pianeta.

Lo strato esterno dell’atmosfera è costituito da piccoli cristalli di ammoniaca solida mentre la composizione chimica del pianeta sarà dominata da idrogeno ed elio (al 99%) e presenterà solo tracce degli altri elementi.
Persino l’ammoniaca ed il metano, che sono i principali componenti delle nubi sono presenti solo in una parte su diecimila.
Le specie chimiche presenti più rilevanti sono:

chimicaAmmoniaca (NH3): è molto abbondante nei primi strati per poi ridursi improvvisamente a causa della condensazione delle nubi e della fotolisi
Acqua (H2O):  è molto meno abbondante dell’ammoniaca, ma trovandosi in strati più interni del pianeta, non ne conosciamo l’abbondanza precisa.
Acido solfidrico (H2S): non è stato rilevato, ma ci si aspetta di trovarlo sotto le nubi.
Fosfina (PH3), Germano (GeH4), Arsina (AsH3), Monossido di Carbonio (CO): trovati in abbondanze simili a quelle aspettate per le abbondanze cosmiche, ma non per quelle gioviane. Dovrebbero essere instabili negli strati superiori e perciò si pensa che siano formati a livelli molto inferiori e trasportati dai fenomeni di convezione di cui sopra.
I colori delle nubi variano nel tempo, ma è incerta la loro origine. NH3, H2S e H2O sono incolori, ma zolfo, fosforo e composti organici potrebbero unirsi in diversi composti, detti cromofori, che generano il tipico colore visibile e che varia a causa dei venti.

Ti piace quello che scriviamo? Scopri qui come puoi sostenerci!

[1] John H. Rogers, The Giant Planet Jupiter, Cambridge University press 1995.

SpaceUp: la Non-Conferenza sbarca a Pisa il 5 e 6 Maggio
La prima SpaceUp ha avuto luogo a San Diego nel 2010, in italia c'è stata un'edizione a Roma nel 2015 ed una a Milano nel 2016. Ma che cos'è SpaceUp, e che cos'è
Un telescopio fatto in casa
Ospitiamo il contributo di Dante Bissiri, utente della nostra community, che ci racconta la sua esperienza nella costruzione di un telescopio fatto in casa.
Era il 1978 quando decisi di costruire
Due giganti gassosi in formazione per ALMA
Due pianeti gioviani in formazione attorno a HD 169142, a 470 anni luce da noi, sono stati osservati da un team di ricerca guidato da Davide Fedele, dell'INAF di Firenze.

Il
Materia Oscura: la velocità delle galassie può farne a meno
I ricercatori della Case Western Reserve University dell'Ohio hanno trovato una nuova relazione che spiega l'accelerazione delle stelle nelle galassie a spirale
Il premio Nobel per la Fisica 2016
Che il premio nobel 2016 per la Fisica andasse a LIGO per le onde gravitazionali sembrava quasi scontato, eppure così non è stato. La commissione di Stoccolma ha infatti scelto come
NGC 6231, un ammasso di neonate nello Scorpione
NGC 6231, situato a circa 5200 anni luce dalla Terra, è un soggetto incredibilmente interessante per lo studio degli ammassi stellari. Si trova infatti alla fine della fase
I ghiacciai pedemontani dell'isola di Ellesmere

L'immagine, ottenuta tramite il satellite Terra della NASA il 26 luglio 2009, ritrae il ghiacciaio di Turnabout, situato nell'isola canadese di Ellesmere. Si tratta di

Ti piace quello che scriviamo? Scopri qui come puoi sostenerci!

ExoMars, l'Europa arriva su Marte
Il Trace Gas Orbiter ed il modulo Schiaparelli il 19 ottobre giungeranno sul Pianeta Rosso.
Le due sonde erano decollate insieme il 14 marzo scorso per la prima parte della missione
Rintracciata la sorgente di un neutrino cosmico
Per la prima volta è stata rintracciata la sorgente di un neutrino cosmico ad alte energie utilizzando l'esperimento IceCube in Antartide. Lo studio su Science.

I neutrini
Dalla Meccanica Classica alla Teoria Quantistica dei Campi, passando per la Meccanica Quantistica
FISICA CLASSICA
La nascita della Meccanica Classica si può far risalire al 1687 con la pubblicazione dell’opera “Philosophiae
I ghiacciai pedemontani dell'isola di Ellesmere

L'immagine, ottenuta tramite il satellite Terra della NASA il 26 luglio 2009, ritrae il ghiacciaio di Turnabout, situato nell'isola canadese di Ellesmere. Si tratta di
Storia universale della natura e teoria del cielo
Immanuel Kant aveva ventisette anni  quando lesse una recensione del libro "An original Theory of the universe" dell'inglese Richard Wright. Era il 1751 e il giovane Kant,
Tiangong-1: chi rompe paga? Le politiche internazionali sui danni spaziali
Ce lo stiamo chiedendo in molti: se la Tiangong-1 dovesse cadere in un centro abitato, chi risarcirà i danni? Esistono degli accordi internazionali
Le più belle foto dell'eclissi in USA
L'eclissi solare del 21 agosto è stata uno dei fenomeni astronomici più seguiti di sempre. Sono state scattate centinaia di migliaia di fotografie. Qui una piccola raccolta delle

Lascia un commento

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati *

Questo sito usa Akismet per ridurre lo spam. Scopri come i tuoi dati vengono elaborati.

%d blogger hanno fatto clic su Mi Piace per questo: