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Al igual que la Tierra, el campo magnético de Júpiter canaliza partículas cargadas eléctricamente en su atmósfera, lo que da lugar a la formación de brillantes auroras cerca de sus polos. Sin embargo, el brillo y la variedad de las emisiones aurorales de Júpiter superan las generadas en nuestro planeta. Son especialmente interesantes las manchas de emisión que se originan incluso más cerca de los polos que las auroras principales, una característica que parece mucho más fuerte en Júpiter que en la Tierra o Saturno.
La emisión en la región polar puede ser fugaz, durando minutos o a veces sólo segundos. La zona de las auroras polares puede dividirse a su vez en tres morfologías: regiones "oscuras" de emisión mínima, regiones "activas" de emisión vigorosa y, en las latitudes más altas, regiones "remolino" de emisión turbulenta.
La nave espacial Juno de la NASA ha detectado flujos de partículas descendentes que pueden explicar la emisión principal. Sin embargo, no se ha encontrado ningún flujo que pueda explicar la mayor parte de las emisiones polares, especialmente las de las regiones de remolino. Masters et al. proponen un mecanismo que aún no habría sido observado por Juno: la reconexión magnética que se produce no muy por encima de las cimas de las nubes jovianas.
Los autores realizan una modelización magnetohidrodinámica unidimensional para seguir la evolución de las líneas de campo magnético individuales en las proximidades del polo de Júpiter. Modelan la región que comienza en la parte superior de la atmósfera del planeta y se extiende 2 radios jovianos desde ese punto. Esta región se encuentra totalmente por debajo de las observaciones de las naves espaciales existentes.
Las ondas que se mueven a través del plasma entran en el dominio del modelo desde arriba, generadas por interacciones en la magnetosfera del planeta. La propagación de estas ondas tiene el efecto de desviar las líneas de campo magnético idealizadas de una posición perfectamente vertical. Se trata de un efecto pequeño, del orden de 0,01°, pero puede ser suficiente para poner en marcha eventos de reconexión magnética entre líneas de campo vecinas.
Durante la reconexión, las líneas de campo adyacentes se rompen y se reforman en una configuración energéticamente más favorable. Este proceso libera la energía almacenada en el campo, que es arrastrada por la aceleración de las partículas cargadas cercanas. Los autores sugieren que los electrones energéticos que viajan hacia abajo pueden ser el origen de las regiones de remolinos en las auroras polares de Júpiter.
Por último, los autores sugieren que este efecto no es importante en la Tierra o Saturno debido a sus campos magnéticos más débiles. El campo de Júpiter es más de un orden de magnitud más fuerte, y la tasa de reconexión aumenta aproximadamente en el cuadrado de ese valor. Así, Júpiter tiene fuertes auroras polares, mientras que la Tierra y Saturno no.
Fuentes, créditos y referencias:
A. Masters et al, Magnetic Reconnection Near the Planet as a Possible Driver of Jupiter's Mysterious Polar Auroras, Journal of Geophysical Research: Space Physics (2021). DOI: 10.1029/2021JA029544
Imagen: "Jupiter" by aeroman3 is marked with CC PDM 1.0