Astronomia

Updraft sui giganti del gas

Updraft sui giganti del gas

I giganti gassosi emettono una discreta quantità di calore dal collasso gravitazionale, quindi ci sarà sicuramente un bel po' di venti in movimento verso l'alto. Se l'idea di Carl Sagan sull'ecologia aerea funzionasse, gli organismi più grandi potrebbero librarsi all'infinito sulle correnti termiche ascensionali? Si pensa che le correnti ascensionali fuori dalle tempeste siano forti o come una brezza leggera? Ho dovuto chiedermelo perché l'atmosfera prevalentemente H-He renderebbe i metodi di galleggiamento solo per rimanere in volo un po 'complicati. Le cose piccole sono facili da immaginare, ma le cose più grandi potrebbero aver bisogno di una spinta.


Immagine astronomica del giorno

Scopri il cosmo! Ogni giorno viene presentata un'immagine o una fotografia diversa del nostro affascinante universo, insieme a una breve spiegazione scritta da un astronomo professionista.

2021 marzo 16
IC 1318: La Nebulosa Farfalla in Gas e Polveri
Credito immagine e copyright: Alan Phama

Spiegazione: Nella costellazione del cigno vicino alla nebulosa del pellicano si trova la nuvola di gas della farfalla accanto a una stella conosciuta come la gallina. Quella stella, a cui è stato dato il nome proprio Sadr, è appena a destra della cornice in primo piano, ma la Nebulosa Farfalla centrale, designata IC 1318, è mostrata in alta risoluzione. Gli intricati schemi nel gas luminoso e nella polvere oscura sono causati da complesse interazioni tra venti interstellari, pressioni di radiazione, campi magnetici e gravità. La vista telescopica in primo piano cattura la caratteristica emissione di IC 1318 da atomi di zolfo, idrogeno e ossigeno ionizzati mappati sulle tonalità rosso, verde e blu della popolare tavolozza Hubble. La porzione della Nebulosa Farfalla nella foto si estende per circa 100 anni luce e si trova a circa 4000 anni luce di distanza.


Le previsioni su Giove sono nuvolose con possibilità di ‘polpette di funghi’

Giove, il pianeta più grande del nostro sistema solare, è una ribollente sfera di gas e liquidi costantemente assediata da violente tempeste e venti di uragano... e questa è solo la metà, secondo gli astronomi. In una nuova ricerca pubblicata questo mese, gli scienziati che lavorano con la navicella spaziale Juno della NASA hanno descritto due eventi meteorologici sul gigante gassoso: "fulmini poco profondi", 8221 che eruttano nell'atmosfera superiore del pianeta e chicchi di grandine fangosi e ricchi di ammoniaca noti come “polpette,” che potrebbero piovere dall'alto.

Contenuto relativo

I “shallow lightning” e i “mushballs” sono stati descritti questo mese in un articolo in Natura e due carte in Journal of Geophysical Research: Planets, rispettivamente, secondo una dichiarazione della NASA.

Nel Natura, la ricercatrice Heidi Becker del Jet Propulsion Laboratory della NASA e il suo team riportano l'osservazione di un'infarinatura di fulmini nell'atmosfera superiore di Giove. Nel febbraio 2018, Becker e il suo team hanno deciso di prendere la telecamera di navigazione di Juno, che in genere guarda le stelle vicine, e di dare un'occhiata al lato notturno oscuro di Giove.

Lì, hanno fatto una scoperta entusiasmante: “Con sorpresa del team, le nuvole crepitavano di elettricità,” riferisce Lisa Grossman per Notizie scientifiche.

"I sorvoli ravvicinati di Giunone delle cime delle nuvole ci hanno permesso di vedere qualcosa di sorprendente" lampi più piccoli e meno profondi" che hanno avuto origine ad altitudini molto più elevate nell'atmosfera di Giove rispetto a quanto precedentemente ritenuto possibile", spiega Becker in una dichiarazione della NASA.

Sulla Terra, i fulmini si verificano solo quando l'acqua esiste in tutte le sue forme: congelata, liquida e gassosa. Questi lampi si sono verificati a circa 16 miglia sopra le nuvole d'acqua di Giove, dove la temperatura è troppo fredda per l'esistenza di acqua liquida, secondo la dichiarazione della NASA.

Il team ipotizza che l'ammoniaca nell'atmosfera di Giove sia responsabile del fulmine, come riporta Matthew Hart per Nerdista. “A queste altitudini, l'ammoniaca agisce come un antigelo, abbassando il punto di fusione del ghiaccio d'acqua e permettendo la formazione di una nuvola con liquido ammoniacale,”, afferma Becker nella dichiarazione. “In questo nuovo stato, le goccioline che cadono di liquido ammoniacale possono entrare in collisione con i cristalli di acqua e ghiaccio che salgono ed elettrizzare le nuvole. Questa è stata una grande sorpresa, poiché le nuvole di acqua e ammoniaca non esistono sulla Terra

Un grafico che illustra in dettaglio la formazione di "fulmini superficiali" e "polle di funghi" nell'atmosfera di Giove (NASA / JPL-Caltech / SwRI / CNRS)

In altri due articoli, Tristan Guillot con l'Università della Costa Azzurra, Becker e altri teorizzano che parte dell'ammoniaca atmosferica di Giove reagisce con i cristalli di ghiaccio d'acqua per formare palline di acqua-ammoniaca fangosa ricoperte di ghiaccio. Questi chicchi di grandine delle dimensioni di una palla da softball vengono spinti verso l'alto nell'atmosfera di Giove durante le correnti ascensionali, quindi diventano troppo pesanti e cadono a livelli profondi nell'atmosfera di Giove, riscaldandosi mentre cadono fino a quando non evaporano. Come riporta Passant Rabie per Inverso, questa teoria potrebbe aiutare a spiegare la presenza di ammoniaca e acqua nella parte inferiore dell'atmosfera del pianeta.

L'atmosfera vorticosa che vediamo su Giove è sede di violente tempeste. La missione Juno di @NASASolarSystem ha scoperto nuove prove che indicano fulmini poco profondi e chicchi di grandine fangosi ricchi di ammoniaca noti come polpette. #ScienceInSeconds sul clima esotico di Giove: https://t.co/2LSs19l0ki pic.twitter.com/IXjSCyjNDF

— Thomas Zurbuchen (@Dr_ThomasZ) 5 agosto 2020

Attraverso l'analisi della meteorologia di Giove, gli scienziati mirano a saperne di più su come le dinamiche meteorologiche su altri pianeti, compresi i pianeti al di fuori del nostro sistema solare. Come dice Becker Notizie scientifiche, simili “shallow” tempeste di fulmini potrebbero aver luogo sugli esopianeti. “Ogni volta che si ha una nuova realizzazione, si alimentano nuove teorie che verranno sviluppate non solo per il nostro sistema solare ma anche per altri sistemi solari,”, dice Becker.

La ricerca dimostra anche il ruolo fondamentale che l'ammoniaca svolge nel clima di Giove. “Sulla Terra, [gli eventi meteorologici sono] tutti guidati dall'acqua. Ma su Giove è un po' diverso. L'ammoniaca inizia a svolgere un ruolo davvero importante", afferma Scott Bolton, l'investigatore principale su Giunone, in un'intervista video sui risultati.


Sfondo

I cieli della Terra sono pieni di varie forme di vita che non hanno alcun controllo sulla loro direzione e possono andare alla deriva solo con il vento. Questi sono noti collettivamente come aeroplancton e consistono in una vasta gamma di semi, polline, spore, funghi, protisti, batteri e persino virus. Questi possono essere lanciati nell'aria tramite spruzzi marini marini o tempeste di polvere terrestri.

Tuttavia, mentre possono rimanere in aria per alcuni giorni, alla fine verranno tutti giù. Si crede che nessuna vita sulla Terra viva permanentemente tra le nuvole, ma sarebbe possibile che la vita si adatti a librarsi perennemente nei cieli senza volo a motore? Un desiderio chiave per tale aeroplancton è che le sacche di gas descritte nell'articolo precedente sono spesso previste come filtratori. Pertanto, un primo passo diversificato e generoso in una rete alimentare aiuterebbe sicuramente a sostenerli.

Già nel 1913, Sir Arthur Conan Doyle riconobbe la necessità di qualcosa di simile per giustificare le grandi creature aviotrasportate incontrate da Joyce-Armstrong, l'eroe aviatore di The Horror of the Heights*:

Questo articolo intende indagare sulla possibilità di aeroplancton perpetuo e su come potrebbero rimanere nell'aria per l'intero ciclo di vita.


Sebbene l'estrazione atmosferica dei pianeti esterni non sia ancora iniziata e sarebbe difficile con la tecnologia attuale, c'è un certo consenso sul fatto che le sfide tecniche non siano insormontabili. Escludendo il sole, le riserve di idrogeno ed elio in particolare di uno qualsiasi dei pianeti esterni sono ordini di grandezza maggiori di tutti gli altri corpi celesti conosciuti nel Sistema Solare messi insieme. Quindi, se e quando l'estrazione atmosferica diventa fattibile, i potenziali benefici potrebbero essere enormi.

La principale barriera tecnologica che impedisce l'attività estrattiva atmosferica extraterrestre è l'attuale mancanza di energia di fusione. Se e quando questa sfida verrà superata, le atmosfere dei pianeti esterni conterranno abbondanti riserve di carburante e garantirebbero che tale estrazione fornisca un ritorno energetico di molti ordini di grandezza in più rispetto all'energia necessaria per estrarre tali risorse. Dei pianeti esterni, Urano e Nettuno sarebbero i pianeti più facili da estrarre per il gas a causa del loro pozzo di gravità più piccolo. Giove e Saturno sono più vicini rispetto alla Terra, ma Giove ha molta gravità e una potente magnetosfera con cui fare i conti, e potrebbe essere difficile navigare attraverso gli anelli di Saturno.

Per quanto riguarda l'atmosfera terrestre, la proposta più diffusa è che potrebbero essere estratti per l'anidride carbonica per produrre carburante e ridurre i livelli di gas serra nell'atmosfera. Lo svantaggio di un tale schema è che richiederebbe una fonte di energia costante poiché il combustibile prodotto conterrebbe solo una frazione dell'energia necessaria per produrlo. Tuttavia, se e quando una fonte di energia abbondante e pulita (molto probabilmente l'energia da fusione) diventa economicamente fattibile, un tale progetto potrebbe diventare commercialmente fattibile e probabilmente avrebbe il sostegno dei responsabili politici a causa dei benefici ambientali a lungo termine della rimozione dell'anidride carbonica antropogenica dal atmosfera terrestre.

Estrazione di idrogeno Modifica

L'idrogeno può alimentare la propulsione chimica e nucleare [1] ed essere usato come propellente nei propulsori ionici.

Estrazione di elio Modifica

L'elio-3 può alimentare la propulsione nucleare. [1]

Estrazione di metano Modifica

Il metano può alimentare la propulsione chimica. [1]

Estrazione di anidride carbonica Modifica

L'estrazione di anidride carbonica sulla Terra ridurrà il livello di gas serra e può anche produrre carburante. Il carbonio estratto potrebbe essere utilizzato per produrre altri materiali come la plastica, che a differenza del carburante avrebbe un potenziale molto maggiore per impedire al carbonio di tornare nell'atmosfera, soprattutto se i prodotti finali fossero destinati a essere durevoli e per un uso a lungo termine.

L'idrogeno e l'elio sono abbondanti nei pianeti esterni.

Composizione atmosferica dei pianeti esterni [1]
Risorsa Giove Saturno Urano Nettuno
Idrogeno 89.8 96.3 82.5 80.0
Elio 10.2 3.3 15.2 19.0
Metano 2.3 1.0
Altro 0.4 1.0

Sono stati proposti vari metodi per estrarre risorse dalle atmosfere dei pianeti giganti. A causa dei rischi intrinseci nel viaggiare nell'atmosfera di un pianeta gigante, la maggior parte di tali proposte prevede l'invio nell'atmosfera solo di veicoli robotici, con qualsiasi presenza umana limitata alle stazioni spaziali basate su una delle lune del pianeta e/o in orbita a distanza di sicurezza .

Aerostati Modifica

Un aerostato sarebbe una stazione galleggiante nell'atmosfera che raccoglie e immagazzina i gas. Un veicolo trasferirebbe i gas dall'aerostato a una stazione orbitale sopra il pianeta. [1]

Scooper Modifica

Uno scoop sarebbe un veicolo che raccoglie e trasferisce i gas dall'atmosfera a una stazione orbitale. [1]

Skyhook Modifica

Uno Skyhook (struttura) è simile a un ascensore spaziale, un tale dispositivo verrebbe utilizzato per pompare gas in un deposito orbitale di propellente.

Incrociatori Modifica

Un incrociatore sarebbe un veicolo nell'atmosfera che raccoglie e immagazzina gas. Un veicolo più piccolo trasferirebbe i gas dall'incrociatore a una stazione orbitale. [1]


Contenuti

Il termine gigante gassoso è stato coniato nel 1952 dallo scrittore di fantascienza James Blish ed era originariamente usato per riferirsi a tutti i pianeti giganti. Probabilmente è un termine improprio, perché nella maggior parte del volume di questi pianeti la pressione è così alta che la materia non è in forma gassosa. [3] A parte gli strati superiori dell'atmosfera, [4] tutta la materia è probabilmente oltre il punto critico, dove non c'è distinzione tra liquidi e gas. Pianeta fluido sarebbe un termine più preciso. Anche Giove ha idrogeno metallico vicino al suo centro, ma gran parte del suo volume è costituito da idrogeno, elio e tracce di altri gas al di sopra dei loro punti critici. Le atmosfere osservabili di tutti questi pianeti (a una profondità ottica inferiore all'unità) sono piuttosto sottili rispetto ai loro raggi, estendendosi forse solo l'uno per cento del percorso verso il centro. Quindi le porzioni osservabili sono gassose (a differenza di Marte e della Terra, che hanno atmosfere gassose attraverso le quali si può vedere la crosta).

Il termine piuttosto fuorviante ha preso piede perché di solito gli scienziati planetari usano roccia, gas, e ghiaccio come abbreviazioni per classi di elementi e composti che si trovano comunemente come costituenti planetari, indipendentemente dalla fase della materia. Nel sistema solare esterno, idrogeno ed elio sono indicati come gas acqua, metano e ammoniaca as gelati e silicati e metalli as roccia. Quando si considerano gli interni planetari profondi, potrebbe non essere lontano dire che, per ghiaccio gli astronomi significano ossigeno e carbonio, per roccia significano silicio, e da gas significano idrogeno ed elio. I molti modi in cui Urano e Nettuno differiscono da Giove e Saturno hanno portato alcuni ad usare il termine solo per i pianeti simili a questi ultimi due. Con questa terminologia in mente, alcuni astronomi hanno iniziato a riferirsi a Urano e Nettuno come giganti di ghiaccio per indicare la predominanza del gelati (in forma fluida) nella loro composizione interna. [5]

Il termine alternativo pianeta gioviano si riferisce al dio romano Giove, la cui forma genitiva è Jovis, quindi gioviano—e intendeva indicare che tutti questi pianeti erano simili a Giove.

Gli oggetti abbastanza grandi da avviare la fusione del deuterio (oltre 13 masse di Giove per la composizione solare) sono chiamati nane brune e occupano l'intervallo di massa tra quello dei grandi pianeti giganti e le stelle di massa più bassa. La messa del 13-Giove ( M J) il cutoff è una regola empirica piuttosto che qualcosa di preciso significato fisico. Gli oggetti più grandi bruceranno la maggior parte del loro deuterio e quelli più piccoli bruceranno solo un po', e i 13 M J il valore è da qualche parte nel mezzo. [6] La quantità di deuterio bruciato dipende non solo dalla massa ma anche dalla composizione del pianeta, soprattutto dalla quantità di elio e deuterio presenti. [7] L'Enciclopedia dei pianeti extrasolari include oggetti fino a 60 masse di Giove, [8] e Exoplanet Data Explorer fino a 24 masse di Giove. [9]

Un pianeta gigante è un pianeta enorme e ha una densa atmosfera di idrogeno ed elio. Potrebbero avere un denso nucleo fuso di elementi rocciosi, oppure il nucleo potrebbe essersi completamente dissolto e disperso in tutto il pianeta se il pianeta è abbastanza caldo. [10] Nei pianeti giganti "tradizionali" come Giove e Saturno (i giganti gassosi) idrogeno ed elio costituiscono la maggior parte della massa del pianeta, mentre costituiscono solo un involucro esterno su Urano e Nettuno, che invece sono per lo più composti da acqua, ammoniaca e metano e quindi sempre più indicati come "giganti di ghiaccio".

I pianeti giganti extrasolari che orbitano molto vicino alle loro stelle sono gli esopianeti più facili da rilevare. Questi sono chiamati caldi Giove e Nettuno caldo perché hanno temperature superficiali molto elevate. I Giove caldi erano, fino all'avvento dei telescopi spaziali, la forma più comune di esopianeta conosciuta, a causa della relativa facilità di rilevarli con strumenti a terra.

Si dice comunemente che i pianeti giganti siano privi di superfici solide, ma è più accurato dire che mancano del tutto di superfici poiché i gas che li costituiscono semplicemente diventano sempre più sottili con l'aumentare della distanza dai centri dei pianeti, diventando infine indistinguibili dal mezzo interplanetario. Pertanto, atterrare su un pianeta gigante può o meno essere possibile, a seconda delle dimensioni e della composizione del suo nucleo.

Giganti gassosi Modifica

I giganti gassosi sono costituiti principalmente da idrogeno ed elio. I giganti gassosi del Sistema Solare, Giove e Saturno, hanno elementi più pesanti che costituiscono tra il 3 e il 13% della loro massa. [11] Si pensa che i giganti gassosi siano costituiti da uno strato esterno di idrogeno molecolare, che circonda uno strato di idrogeno metallico liquido, con un probabile nucleo fuso con una composizione rocciosa.

La porzione più esterna dell'atmosfera di idrogeno di Giove e Saturno ha molti strati di nubi visibili che sono principalmente composte da acqua e ammoniaca. Lo strato di idrogeno metallico costituisce la maggior parte di ogni pianeta ed è indicato come "metallico" perché l'altissima pressione trasforma l'idrogeno in un conduttore elettrico. Si pensa che il nucleo sia costituito da elementi più pesanti a temperature così elevate (20.000 K) e pressioni che le loro proprietà sono poco conosciute. [11]

Giganti di ghiaccio Modifica

I giganti del ghiaccio hanno composizioni interne nettamente diverse dai giganti gassosi. I giganti di ghiaccio del Sistema Solare, Urano e Nettuno, hanno un'atmosfera ricca di idrogeno che si estende dalle sommità delle nubi fino a circa l'80% (Urano) o l'85% (Nettuno) del loro raggio. Al di sotto di questo, sono prevalentemente "ghiacciati", cioè costituiti principalmente da acqua, metano e ammoniaca. C'è anche un po' di roccia e gas, ma varie proporzioni di ghiaccio-roccia-gas potrebbero imitare il ghiaccio puro, quindi le proporzioni esatte sono sconosciute. [12]

Urano e Nettuno hanno strati atmosferici molto nebbiosi con piccole quantità di metano, che conferiscono loro rispettivamente i colori acquamarina azzurro e blu oltremare. [ chiarimenti necessari ] Entrambi hanno campi magnetici fortemente inclinati rispetto ai loro assi di rotazione.

A differenza degli altri pianeti giganti, Urano ha un'inclinazione estrema che fa sì che le sue stagioni siano gravemente pronunciate. I due pianeti hanno anche altre sottili ma importanti differenze. Urano ha più idrogeno ed elio di Nettuno nonostante sia complessivamente meno massiccio. Nettuno è quindi più denso e ha molto più calore interno e un'atmosfera più attiva. Il modello di Nizza, infatti, suggerisce che Nettuno si sia formato più vicino al Sole di quanto non abbia fatto Urano, e dovrebbe quindi avere elementi più pesanti.

Enormi pianeti solidi Modifica

Pianeti solidi fino a migliaia di masse terrestri potrebbero essere in grado di formarsi attorno a stelle massicce (stelle di tipo B e di tipo O 5-120 masse solari), dove il disco protoplanetario conterrebbe abbastanza elementi pesanti. Inoltre, queste stelle hanno un'elevata radiazione UV e venti che potrebbero fotoevaporare il gas nel disco, lasciando solo gli elementi pesanti. [13] Per fare un confronto, la massa di Nettuno è uguale a 17 masse terrestri, Giove ha 318 masse terrestri e il limite di 13 massa di Giove utilizzato nella definizione di lavoro dell'IAU di un esopianeta è pari a circa 4000 masse terrestri. [13]

Super-Puff Modifica

UN super-sbuffo è un tipo di esopianeta con una massa solo poche volte più grande di quella terrestre ma un raggio più grande di Nettuno, il che gli conferisce una densità media molto bassa. [14] Sono più freddi e meno massicci dei caldi Giove gonfiati a bassa densità. [14]

Gli esempi più estremi conosciuti sono i tre pianeti intorno a Kepler-51 che sono tutti delle dimensioni di Giove ma con densità inferiori a 0,1 g/cm 3 . [14]


Gigante del gas

UN gigante gassoso (a volte noto anche come a pianeta gioviano dopo il pianeta Giove, o pianeta gigante) è un grande pianeta che non è composto principalmente da roccia o altra materia solida. Ci sono quattro giganti gassosi nel nostro Sistema Solare: Giove, Saturno, Urano e Nettuno. Molti giganti gassosi extrasolari sono stati identificati in orbita attorno ad altre stelle.

I giganti gassosi possono essere suddivisi in diversi tipi. I giganti gassosi "tradizionali", Giove e Saturno, sono composti principalmente da idrogeno ed elio. Urano e Nettuno sono talvolta considerati una sottoclasse separata chiamata giganti di ghiaccio, poiché sono principalmente composti da acqua, ammoniaca e metano, l'idrogeno e l'elio di Urano e Nettuno si trovano principalmente nella regione più esterna. Tra i pianeti extrasolari, gli Hot Jupiters sono giganti gassosi che orbitano molto vicino alle loro stelle e quindi hanno una temperatura superficiale molto elevata forse a causa della relativa facilità di rilevarli, gli Hot Jupiters sono attualmente la forma più comune di pianeta extrasolare conosciuta.

I giganti gassosi sono comunemente descritti come privi di una superficie solida, sebbene una descrizione più accurata significhi che mancano di una superficie chiaramente definita. Sebbene abbiano nuclei rocciosi o metallici - in effetti, si pensa che un tale nucleo sia necessario per la formazione di un gigante gassoso - la maggior parte della massa di Giove e Saturno è idrogeno ed elio. Negli strati superiori del pianeta, questi elementi sono gassosi, come lo sono sulla Terra, ma più in basso all'interno del pianeta, vengono compressi in liquidi o solidi, che diventano più densi verso il nucleo. Allo stesso modo, sebbene la maggior parte di Urano e Nettuno sia ghiacciata, il calore e la pressione estremi dell'interno di questi pianeti mettono i ghiacci in stati fisici meno familiari. Pertanto, non si può "atterrare" sui giganti del gas in senso tradizionale. Termini come diametro, area superficiale, volume, temperatura superficiale e densità superficiale possono riferirsi solo allo strato più esterno visibile dallo spazio.

Questo testo utilizza materiale da Wikipedia, concesso in licenza con CC BY-SA


Dirigibile a telaio rigido parzialmente vuoto

Quindi hai ragione nel dire che un dirigibile a elio o idrogeno non funzionerebbe su un gigante gassoso. Tuttavia, se riesci a fare un vuoto o quasi, avrai molta più fortuna. Naturalmente, la pressione che spinge sul pallone significa che hai bisogno di un guscio rigido. Questo è il concetto del dirigibile del vuoto. https://en.wikipedia.org/wiki/Vacuum_airship

Secondo http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/saturnfact.html, la densità dell'atmosfera di Saturno alla pressione di 1 bar è 0,19 kg/m3. Dal momento che abbiamo bisogno di una nave da 100 persone, diciamo che abbiamo bisogno di una nave da 1.000.000 di kg, un cacciatorpediniere di medie dimensioni in termini terrestri. Inoltre supponiamo di rendere questo un aspirapolvere perfetto solo per facilità d'uso. Se sto facendo bene i miei calcoli, quella è una sfera di poco più di 200 m di diametro per il tuo palloncino a vuoto. Tieni presente che questo pallone è sempre esposto a 14,7 PSI in ogni punto della superficie.

Non credo che questo sia possibile con la tecnologia attuale, ma con i futuri progressi nei materiali, come quelli necessari per realizzare le catene, forse sarebbe possibile realizzare una base per dirigibili sotto vuoto su Saturno.

Per quanto riguarda le tempeste, purtroppo non ho idea di come gestirle. Forse l'aeronave è abbastanza grande da non essere battuta dai venti, o forse può semplicemente resistere alle intemperie, non lo so onestamente.

Ma per l'energia, le turbine eoliche sembrano una buona scelta. Se stai per essere colpito dalle tempeste, puoi anche girarle dalla tua parte. Inoltre, un buon vecchio reattore nucleare a fissione potrebbe funzionare.


Correnti ascensionali di grandi cristalli di ammoniaca nella tempesta di Saturno

Questa immagine a infrarossi a falsi colori, ottenuta dalla navicella spaziale Cassini della NASA, mostra nuvole di grandi particelle di ghiaccio di ammoniaca dragate da una potente tempesta nell'emisfero settentrionale di Saturno. Grandi correnti ascensionali hanno trascinato il gas ammoniaca verso l'alto per più di 30 miglia (50 chilometri) dal basso. L'ammoniaca si è poi condensata in grandi cristalli nell'alta atmosfera gelida. Questa tempesta è la più violenta mai osservata a Saturno da un'astronave orbitante.

Lo spettrometro di mappatura visiva e infrarossa di Cassini ha ottenuto queste immagini il 24 febbraio 2011. Gli scienziati hanno colorato l'immagine assegnando il rosso alla luminosità rilevata dalla lunghezza d'onda di 4,08 micron, il verde alla luminosità dalla lunghezza d'onda di 0,90 micron e il blu alla luminosità dalla lunghezza d'onda di 2,73 -micron di lunghezza d'onda. Le particelle grandi (rosse) riflettono bene la luce solare a 4,08 micron. Le particelle ad alta quota (verde) riflettono bene la luce solare a 0,9 micron. Le particelle composte da ammoniaca, specialmente quelle grandi, non riflettono bene la luce solare di 2,73 micron, ma assorbono invece la luce a questa lunghezza d'onda.

La tempesta qui si presenta come gialla, dimostrando che ha un grande segnale sia nei colori rosso che verde. Ciò indica che la nuvola ha particelle di grandi dimensioni e si estende verso l'alto fino a un'altitudine relativamente elevata. Inoltre, la mancanza di blu nella caratteristica indica che la nube temporalesca ha una componente sostanziale di cristalli di ammoniaca. La testa della tempesta è particolarmente ricca di tali particelle, in quanto create da potenti correnti ascensionali di gas ammoniaca dalla profondità durante il temporale di Saturno.

La missione Cassini-Huygens è un progetto cooperativo della NASA, dell'Agenzia Spaziale Europea e dell'Agenzia Spaziale Italiana (ASI). Il Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, in California, gestisce la missione per la direzione della missione scientifica della NASA presso la sede dell'agenzia a Washington. L'orbiter Cassini è stato progettato, sviluppato e assemblato al JPL. Lo spettrometro a mappatura visiva e infrarossa è stato realizzato dal JPL, con un importante contributo dell'ASI. Il team scientifico dello spettrometro di mappatura visiva e a infrarossi ha sede presso l'Università dell'Arizona, a Tucson. JPL è una divisione del California Institute of Technology di Pasadena.


I pianeti giganti lontani si formano in modo diverso dalle "stelle fallite"

AUSTIN — Un team di astronomi guidato da Brendan Bowler dell'Università del Texas ad Austin ha sondato il processo di formazione di esopianeti giganti e nane brune, una classe di oggetti che sono più massicci dei pianeti giganti, ma non abbastanza massicci da innescare la fusione nucleare in i loro nuclei per brillare come vere stelle. Usando l'imaging diretto con giganteschi telescopi terrestri, hanno studiato le orbite di queste deboli compagne che orbitano attorno alle stelle in 27 sistemi. Questi dati, combinati con la modellazione delle orbite, hanno permesso loro di determinare che le nane brune in questi sistemi si sono formate come stelle, ma i giganti gassosi si sono formati come pianeti. La ricerca è pubblicata nell'attuale numero di Il Giornale Astronomico.

Negli ultimi due decenni, i progressi tecnologici hanno permesso ai telescopi di separare la luce da una stella madre e da un oggetto orbitante molto più debole. Nel 1995, questa nuova capacità ha prodotto le prime immagini dirette di una nana bruna in orbita attorno a una stella. La prima immagine diretta dei pianeti in orbita attorno a un'altra stella è stata seguita nel 2008.

"Negli ultimi 20 anni, abbiamo fatto salti di massa", ha detto Bowler della capacità di imaging diretto, osservando che il limite attuale è di circa 1 massa di Giove. Poiché la tecnologia è migliorata, "Una delle grandi domande emerse è 'Qual è la natura dei compagni che stiamo trovando?'"

Le nane brune, come definite dagli astronomi, hanno masse comprese tra 13 e 75 masse di Giove. Hanno caratteristiche in comune con entrambi i pianeti e con le stelle, e Bowler e il suo team volevano risolvere la questione: i pianeti giganti gassosi ai margini esterni dei sistemi planetari sono la punta dell'iceberg planetario o l'estremità a bassa massa delle nane brune? ? Ricerche precedenti hanno dimostrato che le nane brune orbitanti intorno alle stelle probabilmente si sono formate come stelle di piccola massa, ma è stato meno chiaro quale sia la compagna di massa più bassa che questo meccanismo di formazione può produrre.

"Un modo per arrivare a questo è studiare le dinamiche del sistema - guardare le orbite", ha detto Bowler. Le loro orbite oggi contengono la chiave per sbloccare la loro evoluzione.

Il team di Bowler ha utilizzato il telescopio Keck alle Hawaii, così come il telescopio Subaru, per scattare immagini di pianeti giganti e nane brune mentre orbitano attorno alle loro stelle madri.

È un processo lungo. I giganti gassosi e le nane brune che hanno studiato sono così distanti dalle loro stelle madri che un'orbita può richiedere centinaia di anni. Per determinare anche una piccola percentuale dell'orbita, "Prendi un'immagine, aspetti un anno", affinché il debole compagno viaggi un po', ha detto Bowler. Poi "fai un'altra immagine, aspetti un altro anno".

Questa ricerca si è basata su una tecnologia chiamata ottica adattiva, che consente agli astronomi di correggere le distorsioni causate dall'atmosfera terrestre. Poiché gli strumenti di ottica adattiva sono migliorati continuamente negli ultimi tre decenni, sono state riprese direttamente più nane brune e pianeti giganti. Ma poiché la maggior parte di queste scoperte sono state fatte negli ultimi dieci o due anni, il team ha solo immagini corrispondenti a una piccola percentuale dell'orbita totale di ciascun oggetto. Hanno combinato le loro nuove osservazioni di 27 sistemi con tutte le precedenti osservazioni pubblicate da altri astronomi o disponibili negli archivi dei telescopi.

A questo punto, entra in gioco la modellazione al computer. I coautori di questo documento hanno contribuito a creare un codice adatto all'orbita chiamato "Orbitize!" che utilizza le leggi del moto planetario di Keplero per identificare quali tipi di orbite sono coerenti con le posizioni misurate e quali no.

Il codice genera un insieme di possibili orbite per ogni compagno. Il leggero movimento di ogni pianeta gigante o nana bruna forma una "nube" di possibili orbite. Più piccola è la nuvola, più astronomi si stanno avvicinando alla vera orbita del compagno. E più punti dati, ovvero immagini più dirette di ciascun oggetto mentre orbita, raffineranno la forma dell'orbita.

"Piuttosto che aspettare decenni o secoli prima che un pianeta completi un'orbita, possiamo recuperare la linea di base temporale più breve dei nostri dati con misurazioni della posizione molto accurate", ha affermato il membro del team Eric Nielsen della Stanford University. "Una parte di Orbitize! che abbiamo sviluppato appositamente per adattarsi alle orbite parziali, OFTI [Orbits For The Impaziente], ci ha permesso di trovare orbite anche per i compagni di periodo più lungo."

Trovare la forma dell'orbita è fondamentale: gli oggetti che hanno orbite più circolari probabilmente si sono formati come pianeti. Cioè, quando una nube di gas e polvere è collassata per formare una stella, il compagno lontano (e qualsiasi altro pianeta) si è formato da un disco appiattito di gas e polvere che ruotava attorno a quella stella.

Quelle che hanno orbite più allungate, invece, probabilmente si sono formate come stelle. In questo scenario, un gruppo di gas e polvere stava collassando per formare una stella, ma si è fratturato in due gruppi. Ogni gruppo è poi collassato, uno formando una stella e l'altro una nana bruna in orbita attorno a quella stella. Questo è essenzialmente un sistema stellare binario, sebbene contenga una stella reale e una "stella fallita".

"Anche se questi compagni hanno milioni di anni, il ricordo di come si sono formati è ancora codificato nella loro eccentricità attuale", ha aggiunto Nielsen. L'eccentricità è una misura di quanto sia circolare o allungata l'orbita di un oggetto.

I risultati dello studio del team su 27 compagni lontani erano inequivocabili.

“La battuta finale è che abbiamo scoperto che quando dividi questi oggetti in questo confine canonico di oltre 15 masse di Giove, le cose che abbiamo chiamato pianeti hanno davvero orbite più circolari, come popolazione, rispetto al resto, ” ha detto Bowler. "E il resto sembra stelle binarie."

Il futuro di questo lavoro prevede sia il proseguimento del monitoraggio di questi 27 oggetti, sia l'individuazione di nuovi per ampliare lo studio. "La dimensione del campione è ancora modesta, al momento", ha detto Bowler. Il suo team sta utilizzando il satellite Gaia per cercare ulteriori candidati da seguire utilizzando l'imaging diretto con una sensibilità ancora maggiore presso il prossimo Giant Magellan Telescope (GMT) e altre strutture. UT-Austin è un membro fondatore della collaborazione GMT.

I risultati del team di Bowler rafforzano conclusioni simili recentemente raggiunte dal sondaggio di imaging diretto GPIES con Gemini Planet Imager, che ha trovato prove di un diverso canale di formazione per nane brune e pianeti giganti in base alle loro proprietà statistiche.

Questo lavoro è stato supportato da un NASA Keck PI Data Award, amministrato dall'Exoplanet Science Institute della NASA. L'Osservatorio Keck è gestito dal Caltech e dall'Università della California.

Note per gli editori: Il documento di ricerca pubblicato è disponibile all'indirizzo: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ab5b11

La prestampa è disponibile gratuitamente su: https://arxiv.org/abs/1911.10569

Contatti per i media:
Rebecca Johnson, Comunicazione Mons.
Osservatorio McDonald
L'Università del Texas ad Austin
512-475-6763

Mari-Ela Chock, addetta stampa
Osservatorio W. M. Keck
808-881-3827

Contatti scientifici:
Dr. Brendan Bowler
Assistente Professore, Dipartimento di Astronomia
L'Università del Texas ad Austin
512-471-3423

Dott. Eric Nielsen
Ricercatore, Istituto Kavli
Università di Stanford
650-736-3669


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