Científicos espaciales revelan el secreto de la "crisis energética" de Júpiter

Vea También

 Una nueva investigación publicada en Nature ha revelado la solución a la "crisis energética" de Júpiter, que ha desconcertado a los astrónomos durante décadas.

Científicos espaciales de la Universidad de Leicester trabajaron con colegas de la Agencia Espacial Japonesa (JAXA), la Universidad de Boston, el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA y el Instituto Nacional de Tecnología de la Información y las Comunicaciones (NICT) para revelar el mecanismo que subyace al calentamiento atmosférico de Júpiter.

Ahora, utilizando datos del Observatorio Keck de Hawai, los astrónomos han creado el mapa más detallado hasta ahora de la atmósfera superior del gigante gaseoso, confirmando por primera vez que las potentes auroras de Júpiter son las responsables del calentamiento de todo el planeta.

El Dr. James O'Donoghue, investigador de la JAXA y doctorado en Leicester, es el autor principal del trabajo de investigación. Dijo:

"Comenzamos a intentar crear un mapa térmico global de la atmósfera superior de Júpiter en la Universidad de Leicester. La señal no era lo suficientemente brillante como para revelar nada fuera de las regiones polares de Júpiter en ese momento, pero con las lecciones aprendidas de ese trabajo logramos conseguir tiempo en uno de los telescopios más grandes y competitivos de la Tierra algunos años después.

"Utilizando el telescopio Keck produjimos mapas de temperatura de extraordinario detalle. Descubrimos que las temperaturas comienzan siendo muy altas dentro de la aurora, como se esperaba de los trabajos anteriores, pero ahora pudimos observar que la aurora de Júpiter, a pesar de ocupar menos del 10% de la superficie del planeta, parece estar calentándolo todo.

"Esta investigación comenzó en Leicester y se desarrolló en la Universidad de Boston y en la NASA antes de terminar en JAXA, en Japón. Los colaboradores de cada continente trabajando juntos hicieron que este estudio tuviera éxito, combinado con los datos de la nave espacial Juno de la NASA en órbita alrededor de Júpiter y la nave espacial Hisaki de la JAXA, un observatorio en el espacio."

El Dr. Tom Stallard y el Dr. Henrik Melin forman parte de la Escuela de Física y Astronomía de la Universidad de Leicester. El Dr. Stallard añadió

"Desde hace mucho tiempo existe un rompecabezas en la delgada atmósfera de la cima de todos los planetas gigantes de nuestro sistema solar. En todas las misiones espaciales a Júpiter, junto con las observaciones en tierra, durante los últimos 50 años, hemos medido sistemáticamente las temperaturas ecuatoriales como demasiado calientes.

"Esta 'crisis energética' es una cuestión que viene de lejos: ¿los modelos no modelan correctamente cómo fluye el calor de la aurora, o hay alguna otra fuente de calor desconocida cerca del ecuador?

"Este artículo describe cómo hemos cartografiado esta región con un detalle sin precedentes y hemos demostrado que, en Júpiter, el calentamiento ecuatorial está directamente asociado al calentamiento auroral".

Las auroras se producen cuando las partículas cargadas quedan atrapadas en el campo magnético de un planeta. Estas se desplazan en espiral a lo largo de las líneas de campo hacia los polos magnéticos del planeta, golpeando átomos y moléculas de la atmósfera para liberar luz y energía.

En la Tierra, esto da lugar al característico espectáculo de luz que forman las Auroras Boreales y Australes. En Júpiter, el material que arroja su luna volcánica, Io, provoca la aurora más potente del Sistema Solar y un enorme calentamiento en las regiones polares del planeta.

Aunque las auroras jovianas han sido durante mucho tiempo un candidato principal para el calentamiento de la atmósfera del planeta, las observaciones no han podido confirmar o desmentir esto hasta ahora.

Los mapas anteriores de la temperatura atmosférica superior se formaron utilizando imágenes de solo varios píxeles. Esta resolución no es suficiente para ver cómo podría cambiar la temperatura en todo el planeta, proporcionando pocas pistas sobre el origen del calor extra.

Los investigadores crearon cinco mapas de la temperatura atmosférica con diferentes resoluciones espaciales, con el mapa de mayor resolución mostrando una medición de la temperatura media para cuadrados de dos grados de longitud 'alta' por dos grados de latitud 'ancha'.

El equipo examinó más de 10.000 puntos de datos individuales, y solo cartografió los puntos con una incertidumbre inferior al cinco por ciento.

Los modelos de las atmósferas de los gigantes gaseosos sugieren que funcionan como un refrigerador gigante, en el que la energía calorífica se extrae del ecuador hacia el polo y se deposita en la atmósfera inferior de estas regiones polares.

Estos nuevos descubrimientos sugieren que las auroras que cambian rápidamente pueden impulsar ondas de energía en contra de este flujo hacia el polo, permitiendo que el calor llegue al ecuador.

Las observaciones también mostraron una región de calentamiento localizado en la región subauroral que podría interpretarse como una onda limitada de calor que se propaga hacia el ecuador, lo que podría interpretarse como una prueba del proceso que impulsa la transferencia de calor.

La investigación planetaria de la Universidad de Leicester abarca todo el sistema joviano, desde la magnetosfera y la atmósfera del planeta hasta su variada colección de satélites.

Fuentes, créditos y referencias:

Imágenes: J. O'Donoghue (JAXA)/Hubble/NASA/ESA/A. Simon/J. Schmidt - Universidad de Leicester

O'Donoghue, J. et al, Global upper-atmospheric heating on Jupiter by the polar aurorae, Nature (2021). DOI: 10.1038/s41586-021-03706-w