Spettacolari aurore su Giove: mille volte più intense di quelle sulla Terra

Le aurore polari, sia le boreali sia le australi, non sono un’esclusiva della Terra. Anzi, quelle su Giove sono centinaia di volte più brillanti. Vediamo in cosa consiste questo fenomeno spettacolare e perchè su Giove differisce rispetto alla Terra.

Le aurore che si formano alle alte latitudini terrestri, sia le aurore boreali sia quelle australi, non sono una prerogativa del nostro pianeta. Anzi! Il gigante gassoso del nostro Sistema Solare, Giove, è quello in cui si formano le aurore più intense, centinaia di volte più intense di quelle terrestri. Ma perché? Spieghiamo come si origina questo spettacolare fenomeno.

Cosa sono le aurore

Le molecole e gli atomi presenti nell’atmosfera di un pianeta (ad esempio azoto ed ossigeno nel caso della Terra), quando vengono colpiti da particelle molto energetiche, si eccitano. Precisamente, avviene che nell’urto le particelle cedono la propria energia a molecole e atomi i cui elettroni passano a livelli energetici superiori.

Tuttavia, dopo pochissimo tempo, dai nanosecondi ai microsecondi, gli elettroni ritornano al loro livello energetico iniziale, si diseccitano, liberandosi del surplus di energia emettendo luce.

E’ proprio questa luce quella che osserviamo durante il fenomeno delle aurore.

Le aurore sono un fenomeno prodotto dal diseccitamento di molecole e atomi presenti in atmosfera, precedentemente eccitate da particelle energetiche provenienti dallo spazio.

Ad esempio, nell’atmosfera terrestre, l’ossigeno, quando si diseccita, emette tipicamente luce verde e rossa, mentre l'azoto emette luce blu, viola e rosa che poi sono i colori che osserviamo durante le aurore.

Da dove arrivano queste particelle energetiche

La sorgente principale di particelle energetiche è il Sole. Questo soffia continuamente in tutto il sistema solare il suo vento, costituito da particelle elettricamente cariche e molto energetiche.

Emissione di particelle durante un'eruzione di uno dei vulcani della luna Io. Queste particelle, sfuggendo alla gravità, contribuiscono alla formazione delle aurore su Giove. Credit: NASA/JPL/University of Arizona

Quando questo vento di particelle arriva in prossimità dei pianeti dotati di campo magnetico, e quindi con una magnetosfera, le particelle elettriche vengono catturate dal campo magnetico e dirottate a velocità elevatissime in direzione dei poli.

Qui avviene lo scontro con le molecole e gli atomi dell’atmosfera e si produce il fenomeno delle aurore.

Le aurore sono prodotte da particelle elettriche di vento solare catturate dalla magnetosfera del pianeta, dirottate verso i poli, dove si scontrano con atomi e molecole dell’atmosfera, producendo il noto effetto visivo.

In occasione di particolari eventi, come brillamenti solari ed emissioni di massa coronale, essendo maggiore la densità di flusso del vento solare avvengono aurore molto più intense.

Pianeti come la Terra, Giove, Saturno, Urano e Nettuno possiedono un campo magnetico le cui linee di forza escono da un polo per immergersi nell’altro polo. Questa topologia di campo magnetico è detta dipolare. Per questo motivo, le particelle di vento solare, una volta catturate dal campo magnetico, vengono accelerate dalle linee di forza verso i poli, dove si manifestano le aurore.

Se il meccanismo di generazione delle aurore è lo stesso, perché quelle di Giove sono più intense?

Perché le aurore gioviane sono molto più intense

Giove, il gigante del nostro sistema solare, possiede un campo magnetico fino a 20.000 volte più intenso di quello terrestre.

Pertanto, sebbene più lontano dal Sole, riesce a catturare più particelle di vento solare e ad accelerarle a velocità incredibili contro le molecole della sua atmosfera, eccitandole e producendo aurore molto intense.

Non solo, oltre alle particelle elettriche del vento solare, Giove possiede una vicinissima sorgente di ioni, il suo satellite Io. I vulcani di Io emettono particelle che, sorprendentemente, sfuggono alla gravità di Io e orbitano attorno a Giove. Per cui doppia sorgente di particelle cariche (Io e Sole) e quindi aurore centinaia di volte più brillanti che sulla Terra.

In occasione del giorno di Natale del 2023, il telescopio James Webb ha preso immagini consecutive del pianeta Giove. In queste si nota la presenza di aurore molto brillanti che evolvono nel tempo. In particolare, l’emissione di luce da parte del catione idrogenonio (H3+) è risultata molto più variabile (su tempi dell'ordine del secondo) rispetto a quanto non si credesse.

Campo magnetico migliaia di volte più intenso e doppia sorgente di particelle rendono le aurore gioviane centinaia di volte più intense di quelle terrestri.

Inoltre, Giove è stato osservato contemporaneamente dal telescopio Hubble, nel visibile-ultravioletto fornendo immagini molto diverse delle stesse aurore. Infatti delle aurore più brillanti nelle immagini di James Webb non c’è alcuna traccia in quelle di Hubble. C'è pertanto ancora molto da scoprire sulle aurore gioviane. Ulteriori studi che verranno fatti anche col le sonde Juno e con la futura Juice, ancora in rotta verso Giove, aiuteranno a trovare la corretta interpretazione.

Riferimenti allo studio:

"Dynamic infrared aurora on Jupiter", Nichols, J.D., King, O.R.T., Clarke, J.T. et al. Nat Commun 16, 3907 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-58984-z