I fulmini su Giove hanno più di 100 volte la potenza dei lampi terrestri

Tempeste più grandi e potenti su Giove producono fulmini più forti rispetto alla Terra. Nuove misurazioni potrebbero fare luce sui fenomeni elettrici associati ai temporali sul nostro pianeta.

Giove, il pianeta più massiccio del nostro sistema solare, ha tempeste corrispondentemente enormi, alcune delle quali durano secoli. Alcune di queste tempeste generano anche splendidi fulmini, secondo un nuovo studio degli scienziati dell’Università della California, Berkeley.

Alcuni lampi sono cento volte più potenti di quelli sulla Terra — e forse anche molto più forti.

I risultati provengono dall’analisi dei dati della sonda Juno della NASA, che orbita attorno al pianeta dal 2016 e scansiona l’atmosfera con il suo radiometro a microonde, che può rilevare le emissioni radio dei fulmini simili alle interferenze radio create dai fulmini sulla Terra.

Le microonde si trovano all’estremità ad alta frequenza dello spettro radio.

Studiare le tempeste su altri pianeti fa luce su tempeste sul nostro pianeta, che ancora non sono completamente comprese, ha detto l’autore principale Michael Wong, scienziato planetario presso lo Space Sciences Laboratory dell’UC Berkeley.

Il suo studio è stato pubblicato il 20 marzo sulla rivista AGU Advances.

“C’è così tanto che non sappiamo sui fulmini sulla Terra,” ha detto, sottolineando che negli ultimi dieci anni gli scienziati hanno scoperto diversi nuovi tipi di “eventi luminosi transitori” associati ai temporali terrestri. Questi TLEs — fenomeni elettrici di millisecondi nella troposfera sopra grandi tempeste — includono sprite, getti, aloni e un fenomeno chiamato ELVE.

Su Giove, il fulmine “ci parla della convezione, che è il modo in cui l’atmosfera agita e trasporta calore dal basso”, ha detto Wong.

“La convezione funziona in modo leggermente diverso sulla Terra e su Giove perché Giove ha un’atmosfera dominata dall’idrogeno, quindi l’aria umida è più pesante e difficile da portare verso l’alto.”

L’aria sulla Terra è per lo più azota, che è più pesante dell’acqua, quindi l’aggiunta di acqua rende l’aria umida più galleggiante.

L’aria più pesante e umida su Giove non solo significa che serve molta più energia perché una tempesta si alzi, ma la tempesta libera anche molta più energia quando raggiunge la cima dell’atmosfera, portando a forti velocità del vento e a fulmini intensi, da nuvole a nuvole.

Secondo Wong, quasi tutte le navicelle spaziali che passano vicino a Giove hanno rilevato fulmini, principalmente perché i lampi spiccano sul lato notturno del pianeta come una luliga al buio.

Basandosi sui dati delle missioni precedenti, che potevano rilevare solo lampi superpotenti dal lato oscuro, Giove si guadagnò la reputazione di concentrare più potenza nei suoi lampi rispetto ai fulmini terrestri.

Questo fino a quando una telecamera di tracciamento stellare altamente sensibile su Juno non sollevò dubbi, rilevando numerosi flash più deboli, simili a quelli terrestri. Il problema dell’imaging notturno in generale è che le nuvole possono bloccare la visuale dei lampi e rendere difficile definire la loro vera potenza ottica, ha detto Wong.

Lo strumento centrale di Giuno, un radiometro a microonde, forniva un modo più preciso per misurare la potenza del fulmine senza essere influenzato dalle nuvole oscuranti nell’atmosfera di Giove.

Anche se lo strumento non è stato progettato per studiare i fulmini, il radiometro orientato verso il basso può rilevare le emissioni di microonde provenienti dalle tempeste vicine.

Ma le tempeste su Giove spesso si verificano simultaneamente attraverso le fasce che circondano il pianeta, rendendo difficile capire quale tempesta abbia prodotto i fulmini.

E senza una posizione precisa della tempesta, è impossibile determinare la potenza dei bulloni solo con le misure a microonde.

Wong paragonava questo a sentire una serie di scoppi durante una parata di Capodanno cinese senza sapere se fossero popcorn che esplodevano a pochi metri di distanza o petardi a un isolato di distanza.

Per fortuna, nel 2021 e nel 2022 ci fu una pausa nelle tempeste nella Fascia Equatoriale del Nord, e Wong riuscì a concentrarsi su una singola grande tempesta alla volta, individuandone la posizione usando il telescopio spaziale Hubble, la fotocamera di Juno e immagini condivise da astronomi dilettanti.

Li chiamava supertempeste “stealth”. Come vere supertempeste, il loro schema di attività è persistito per mesi e ha trasformato globalmente la struttura nuvolosa circostante.

Ma a differenza delle vere supertempeste, le loro torri di nuvole raggiungevano solo le modeste altezze di piccole tempeste.

“Poiché avevamo una posizione precisa, potevamo semplicemente dire: ‘OK, sappiamo dov’è. Stiamo misurando direttamente la potenza,'” disse.

Juno ha effettuato 12 passaggi sopra tempeste isolate in quel periodo, e in quattro di esse è stata abbastanza vicina da misurare il fruscio a microonde causato dai fulmini.

I lampi erano in media tre al secondo durante questi passati; in un sorvolo, Juno rilevò 206 impulsi separati di radiazione a microonde.

Su un totale di 613 impulsi misurati, Wong calcolò che la potenza variava da circa quella di un fulmine sulla Terra a 100 o più volte quella di un fulmine terrestre.

Poiché ha confrontato le emissioni di fulmini terrestri a una lunghezza d’onda radio con quelle di Giove a un’altra lunghezza d’onda, c’è una certa incertezza nel confronto, ha avvertito Wong.

Basandosi su uno studio sulle emissioni radio dei fulmini sulla Terra, i fulmini di Giove avrebbero potuto essere un milione di volte più potenti di quelli terrestri.

Tradurre l’energia a microonde di un fulmine in potenza totale non è semplice, ha notato la coautrice Ivana Kolmašová, fisica spaziale presso l’Università Carlo di Praga, in Repubblica Ceca, e membro dell’Accademia delle Scienze ceca.

Il fulmine non solo emette a lunghezze d’onda radio e ottiche, ma genera anche energia termica, acustica e chimica.

Sulla Terra, si stima che un singolo fulmine rilasci circa 1 gigajoule di energia totale, ovvero un miliardo di joule: abbastanza per alimentare 200 abitazioni medie per un’ora. Wong stima che l’energia in un fulmine di Giove vari fino a 500 e forse fino a 10.000 volte quella di un fulmine terrestre.

Il fulmine viene probabilmente generato in modo simile a quello sulla Terra, dove il vapore acqueo che sale condensa in gocce liquide e cristalli di ghiaccio che si caricano elettricamente, causando grandi differenze di tensione tra le nuvole o tra le nuvole e il terreno.

Ecco perché i temporali terrestri sono associati alla grandine. Su Giove, mentre il vapore acqueo alimenta l’innalzamento delle nuvole temporali nell’alta atmosfera, i cristalli di ghiaccio carichi sono composti sia da acqua che da ammoniaca.

Una teoria è che acqua e ammoniaca si combinino per formare delle “palle di funghi” che cadono come grandine fangosa.

Sebbene fulmini più potenti implichino tensioni più alte tra le nuvole, i dettagli di come vengono generati su Giove rispetto alla Terra restano un mistero, ha detto Wong.

“Qui i dettagli iniziano a diventare interessanti, dove puoi chiederti: ‘La differenza chiave potrebbe essere tra idrogeno e azoto, oppure potrebbe essere che le tempeste sono più alte su Giove e quindi ci sono distanze maggiori coinvolte?'” ha detto. Le tempeste di Giove sono alte più di 100 chilometri, rispetto ai 10 chilometri sulla Terra.

“O potrebbe essere che c’è più energia disponibile perché con la convezione umida su Giove, serve un accumulo di calore maggiore prima di poter generare la tempesta per creare fulmini?” aggiunse. “È un ambito di ricerca attivo.”

Michael Wong et al. (2026, AGU Advances; HST e Juno MWR)

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