La spettroscopia planetaria è essenziale per studiare le superfici e le atmosfere planetarie. La luce solare, interagendo con un pianeta, viene assorbita, riflessa o emessa in base alla sua composizione. Analizzando lo spettro risultante, è possibile identificare elementi e composti, rivelando la mineralogia di un corpo celeste. Strumenti spettrometrici, installati da INAF su missioni come DAWN e Mars Express, permettono di analizzare i minerali e ricostruire l’evoluzione di Cerere e Marte. Questa tecnologia è fondamentale per comprendere la storia del nostro sistema solare. Le atmosfere planetarie, invece, sono un laboratorio di inestimabile valore per comprendere come il nostro Sistema Solare, o quelli extrasolari, si siano evoluti da una nebulosa protoplanetaria alla loro configurazione attuale. L’atmosfera, assimilabile ad una sorta di scudo e di coperta termica per il proprio pianeta, è teatro di innumerevoli reazioni chimiche innescate dall’interazione con la radiazione elettromagnetica proveniente dalla stella ospite. Eventi dinamici come venti, tempeste e uragani contribuiscono a rimescolarne la composizione interagendo con la parte interna del pianeta (sia essa una superficie rocciosa o l’inviluppo gassoso di un gigante come Giove), definendo quindi quali gas, particelle o ghiacci sia possibile osservare dallo spazio. Qui allo IAPS studiamo le atmosferepa planetarie sia di pianeti rocciosi, come quelle di Venere e Marte ricche di anidride carbonica, sia quelle di giganti gassosi come Giove e Saturno, costituite principalmente di idrogeno molecolare e metano. Analizziamo insieme i dati di missioni spaziali diverse missioni lanciate dalle agenzie spatiali europea (ESA) ed americana (NASA), in vista di missioni future come JUICE, dedicata allo studio di Giove e dei suoi satelliti ghiacciati, o ARIEL, che invece cercherà di caratterizzare le atmosfere di un campione di esopianeti.

REFERENTI: Giacomo Carrozzo (giacomo.carrozzo@inaf.it), Andrea Raponi (andrea.raponi@inaf.it) e Fabrizio Oliva (fabrizio.oliva@inaf.it)

Questa attività propone un’analisi comparativa dei sistemi planetari esterni, integrando le prospettive operative della missione NASA Juno e Uranus e della missione ESA JUpiter ICy moons Explorer (JUICE). L'attività estende l'indagine oltre il gigante gassoso, includendo il paradigma dei Giganti Ghiacciati rappresentato da Urano, recentemente identificato come priorità strategica per la futura esplorazione interplanetaria (L-class). L'approccio multidisciplinare mira a definire le divergenze evolutive e strutturali tra i diversi corpi del Sistema Solare esterno.

Il focus scientifico affianca la caratterizzazione dell'interno profondo e della magnetosfera polare di Giove, attualmente indagati da Juno, con la ricerca di condizioni di abitabilità sui satelliti galileiani, obiettivo primario di JUICE (arrivo previsto: 2031). L'analisi tocca le dicotomie tra i "Mondi Oceanici" (Europa, Ganimede) e le dinamiche atmosferiche estreme di Urano, il cui studio è fondamentale per comprendere i processi di migrazione planetaria e l'interazione tra vento solare e magnetosfere a geometria complessa. Verranno discussi i modelli di struttura interna e le strategie osservative necessarie per risolvere le incognite sulla composizione e sull'origine di questi sistemi.

Il contributo italiano costituisce un elemento trasversale dell'attività. Oltre alla leadership sugli strumenti di JUICE (PI della camera JANUS e co-PI dello spettrometro MAJIS e del radar RIME), si evidenzia il ruolo chiave dell'INAF nello studio dell'aurora e dell'atmosfera gioviana tramite lo spettrometro JIRAM e l'esperimento di radioscienza Ka-T a bordo di Juno. Tale expertise strumentale e teorica pone le basi essenziali per la definizione delle future architetture di missione verso il sistema di Urano.

REFERENTE: Matteo Paris (matteo.paris@inaf.it)

Fotografare un pianeta o una luna dallo spazio non è affatto come scattare una foto con il cellulare. Ogni immagine di una missione spaziale nasce da una fase di pianificazione accurata, in cui si decide quando, dove e come osservare un corpo planetario. In questo incontro racconteremo come funziona il planning delle osservazioni di camere spaziali reali, attraverso esempi tratti dalle missioni BepiColombo (strumento SIMBIO-SYS, Mercurio) e JUICE (camera JANUS, lune ghiacciate di Giove). Vedremo quali vincoli entrano in gioco — orbita, illuminazione solare, risorse della sonda e obiettivi scientifici — e come scienza, tecnologia e strategia si intrecciano per trasformare una domanda scientifica in un’immagine scientificamente utile.

REFERENTI: Valentina Galluzzi (valentina.galluzzi@inaf.it) e Cecilia Tubiana (cecilia.tubiana@inaf.it)

Il laboratorio di Planetologia si occupa da anni di misurare sperimentalmente i parametri ottici di gas tipici delle atmosfere planetarie sottoposti alle stesse condizioni di alta/bassa pressione e alta e bassa temperatura. Per la prima volta si è ricreata in laboratorio l’atmosfera di Venere, ricca di anidride carbonica la cui pressione al suolo raggiunge circa 90 bar mentre la temperatura è di circa 500°C. 

Attualmente il team del laboratorio è impegnato nello studio del gigante gassoso Giove, principalmente costituito da idrogeno ed altre piccole concentrazioni di He e CH4. Oltre a questa attività, si eseguono test di calibrazione e qualifica di sistemi e sottosistemi otto-meccanici che andranno a far parte dello strumento selezionato per la missione. In particolare, sono stati eseguiti test per lo spettrometro MAJIS a bordo della missione JUICE, dedicata allo studio di Giove e le lune ghiacciate, lanciata ad Aprile 2023.

REFERENTE: Stefania Stefani (stefania.stefani@inaf.it)

Per capire di cosa sono fatti in superficie i corpi rocciosi del sistema solare, oltre all’analisi dei dati dalle sonde o rover spaziali, è fondamentale lo studio in laboratorio di rocce, minerali, meteoriti e particelle extraterrestri come “analoghi planetari”. Grazie a questi studi è possibile interpretare i dati delle sonde da corpi quali Marte o Luna, o asteroidi come Cerere, Justitia, Ryugu, o anche di satelliti ghiacciati come Europa; corpi che saranno esplorati in futuro dalle missioni spaziali ExoMars, JUICE, EMA.  Analizziamo i nostri campioni per mezzo degli spettri di luce infrarossa, invisibile all’occhio umano ma piena di preziose informazioni.

REFERENTE: Simone De Angelis (simone.deangelis@inaf.it)