Le nubi luminose rivelano i vortici oscuri di Nettuno

Su Nettuno, le nubi luminose possono fornire un indizio su qualcosa che è più difficile da osservare: i grandi vortici oscuri della sua atmosfera. Nel 2016 il telescopio spaziale Hubble ha confermato la presenza di uno di questi sistemi nell’emisfero meridionale del pianeta. L’osservazione ha offerto un caso concreto per studiare il rapporto tra le macchie scure e le nubi che le accompagnano, e che cosa si possa dedurre da tale rapporto.

L’indizio non equivale a vedere direttamente come nasce una tempesta. I ricercatori propongono spiegazioni per la formazione delle nubi e per la possibile origine profonda dei vortici, ma questi processi non sono stati osservati direttamente nelle immagini. Distinguere ciò che mostrano le fotografie da ciò che suggeriscono è essenziale per capire che cosa sappiamo del tempo atmosferico di Nettuno.

Un vortice confermato nell’emisfero meridionale

Le immagini di Hubble ottenute il 16 maggio 2016 hanno confermato un vortice oscuro nell’atmosfera di Nettuno. Secondo la NASA, è stato il primo osservato sul pianeta nel XXI secolo. Caratteristiche simili erano state rilevate durante il sorvolo della sonda Voyager 2 nel 1989 e dallo stesso Hubble nel 1994.

Nell’immagine in luce visibile, la macchia appare vicino e al di sotto di una chiazza di nubi luminose nell’emisfero meridionale. La posizione è importante: mostra che la struttura scura e le nubi possono trovarsi nella stessa regione, anche se l’immagine, da sola, non dimostra come si siano formate né quale sia esattamente il rapporto fisico tra loro.

La scoperta è stata annunciata il 17 maggio 2016 in un telegramma elettronico del Central Bureau for Astronomical Telegrams. Secondo la NASA, Mike Wong, astronomo ricercatore dell’Università della California a Berkeley, ha guidato il gruppo che ha analizzato i dati di Hubble. La nota della NASA sull’osservazione spiega che le osservazioni successive hanno permesso di confermare che il punto rilevato dal programma OPAL era una struttura di lunga durata.

Perché le nubi aiutano a trovare la tempesta

I vortici oscuri di Nettuno sono sistemi di alta pressione e sono di solito accompagnati da nubi luminose. Queste nubi possono essere visibili quando la macchia scura è più difficile da vedere. La NASA osserva che i vortici si distinguono generalmente alle lunghezze d’onda blu e che Hubble dispone della risoluzione necessaria per osservare queste strutture su Nettuno, che si trova a grande distanza.

La spiegazione proposta per le nubi è che il flusso d’aria circostante venga perturbato e deviato verso l’alto quando passa sopra il vortice. I gas salirebbero e probabilmente congelerebbero formando cristalli di ghiaccio di metano, che conferirebbero alle nubi il loro aspetto luminoso. Mike Wong ha paragonato i vortici a grandi montagne gassose e le nubi associate alle nubi orografiche che si formano sopra le montagne terrestri. È un’analogia che aiuta a immaginare il fenomeno, non l’affermazione che i due processi siano identici.

La presenza di nubi luminose su Nettuno era stata osservata dalla Terra a partire dal luglio 2015 da diversi osservatori, dagli appassionati agli astronomi dell’Osservatorio W. M. Keck, alle Hawaii. Gli astronomi sospettavano che potessero essere nubi associate a un vortice oscuro non ancora visibile. Nel settembre dello stesso anno, il programma Outer Planet Atmospheres Legacy (OPAL), un progetto a lungo termine che usa Hubble per ottenere mappe globali annuali dei pianeti esterni, ha rilevato una macchia scura vicino alla regione di quelle nubi. Una nuova osservazione ha confermato la struttura e ha permesso di realizzare una mappa di qualità superiore della macchia e delle aree circostanti.

Che cosa suggeriscono le osservazioni successive

Un caso diverso ha fornito indizi su come potrebbero svilupparsi questi sistemi. Studiando immagini di Hubble riprese tra il 2015 e il 2017, il gruppo ha individuato piccole nubi bianche nella regione in cui nel 2018 sarebbe diventata visibile una nuova Grande Macchia Oscura. Le nubi sono apparse due anni prima della macchia; inoltre, hanno perso parte della loro luminosità quando questa è diventata visibile.

I ricercatori hanno interpretato questa sequenza come un segnale che le macchie scure potrebbero avere origine più in profondità nell’atmosfera di Nettuno di quanto si pensasse. La formulazione è volutamente cauta: si tratta di un’interpretazione sostenuta dall’ordine temporale delle osservazioni e dai modelli dell’atmosfera, non di un’immagine diretta della nascita della tempesta sotto le nubi. Le informazioni diffuse dall’American Geophysical Union descrivono l’analisi e distinguono la registrazione delle nubi dalla conclusione sulla possibile origine profonda.

Tempeste mutevoli e misurazioni ancora necessarie

Le macchie scure di Nettuno non hanno tutte lo stesso aspetto né lo stesso comportamento: variano per dimensioni, forma e stabilità, possono spostarsi in latitudine e talvolta accelerano o rallentano. Secondo la NASA, compaiono e scompaiono in tempi molto più brevi degli anticicloni paragonabili di Giove, le cui grandi tempeste evolvono nel corso di decenni.

Un’analisi di immagini di Hubble e Voyager 2 citata dall’AGU ha stimato che potrebbero comparire nuove tempeste ogni quattro-sei anni. Ognuna potrebbe durare fino a sei anni, anche se una durata di due anni è stata considerata più probabile. Sono stime di frequenza e durata, non un calendario che permetta di prevedere quando comparirà una specifica macchia.

Anche le conoscenze sui venti sono limitate. Il gruppo citato dall’AGU ha dichiarato di non aver misurato direttamente la velocità all’interno dei vortici oscuri; la sua stima era intorno ai 100 metri al secondo. I ricercatori hanno osservato che studiare i cambiamenti di forma e le velocità del vento aiuterebbe a comprendere meglio l’evoluzione di queste tempeste.

Un indizio, non un’osservazione completa della nascita

Il vortice confermato nel 2016 mostra come le immagini di Hubble possano combinare l’osservazione di una macchia scura con quella delle nubi luminose vicine. OPAL ha fornito mappe globali annuali e il monitoraggio ha permesso di riconoscere la struttura in più di un’osservazione. Le nubi, a loro volta, offrono un possibile segnale per orientare la ricerca quando il vortice è difficile da distinguere.

Nel complesso, le prove sostengono un quadro parziale ma utile: i vortici sono sistemi di alta pressione, sono spesso associati a nubi luminose e presentano comportamenti diversi. La formazione delle nubi e la possibilità che le tempeste abbiano origine in profondità nell’atmosfera sono spiegazioni proposte sulla base delle osservazioni. Il monitoraggio continuo permette di mettere alla prova queste interpretazioni e descrivere più dettagliatamente i cambiamenti del tempo atmosferico di Nettuno.