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Los nuevos hallazgos de la sonda Juno de la NASA que orbita alrededor de Júpiter proporcionan una imagen más completa de cómo las características atmosféricas distintivas y coloridas del planeta ofrecen pistas sobre los procesos invisibles que hay debajo de sus nubes. Los resultados destacan el funcionamiento interno de los cinturones y zonas de nubes que rodean a Júpiter, así como sus ciclones polares e incluso la Gran Mancha Roja.
Los investigadores han publicado hoy varios artículos sobre los descubrimientos atmosféricos de Juno en las revistas Science y Journal of Geophysical Research: Planets. Otros artículos aparecen en dos números recientes de Geophysical Research Letters.
Juno entró en la órbita de Júpiter en 2016. Durante cada una de las 37 pasadas de la nave espacial por el planeta hasta la fecha, un conjunto especializado de instrumentos ha mirado por debajo de su turbulenta cubierta de nubes.
"Anteriormente, Juno nos sorprendió con indicios de que los fenómenos en la atmósfera de Júpiter eran más profundos de lo esperado", dijo Scott Bolton, investigador principal de Juno del Instituto de Investigación del Suroeste en San Antonio y autor principal del artículo de la revista Science sobre la profundidad de los vórtices de Júpiter. "Ahora, estamos empezando a unir todas estas piezas individuales y a obtener nuestra primera comprensión real de cómo funciona la hermosa y violenta atmósfera de Júpiter, en 3D".
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| Esta ilustración combina una imagen de Júpiter del instrumento JunoCam a bordo de la nave espacial Juno de la NASA con una imagen compuesta de la Tierra para representar el tamaño y la profundidad de la Gran Mancha Roja de Júpiter. Crédito: Datos de la imagen JunoCam: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSSJunoCam Procesamiento de imágenes por Kevin M. Gill (CC BY)Imagen de la Tierra: NASA |
El radiómetro de microondas (MWR) de Juno permite a los científicos de la misión asomarse por debajo de las cimas de las nubes de Júpiter y sondear la estructura de sus numerosas tormentas de vórtice. La más famosa de estas tormentas es el icónico anticiclón conocido como la Gran Mancha Roja. Más ancho que la Tierra, este vórtice carmesí ha intrigado a los científicos desde su descubrimiento hace casi dos siglos.
Los nuevos resultados muestran que los ciclones son más cálidos en la parte superior, con menores densidades atmosféricas, mientras que son más fríos en la parte inferior, con mayores densidades. Los anticiclones, que giran en sentido contrario, son más fríos en la parte superior pero más cálidos en la inferior.
Los hallazgos también indican que estas tormentas son mucho más altas de lo esperado, ya que algunas se extienden 100 kilómetros por debajo de la cima de las nubes y otras, incluida la Gran Mancha Roja, se extienden más de 350 kilómetros. Este sorprendente descubrimiento demuestra que los vórtices cubren regiones más allá de aquellas en las que se condensa el agua y se forman las nubes, por debajo de la profundidad en la que la luz solar calienta la atmósfera.
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| Los datos recogidos por el generador de imágenes JunoCam y el radiómetro de microondas en un sobrevuelo de la Gran Mancha Roja el 11 de julio de 2017 ofrecen una visión del funcionamiento interno del anticiclón más emblemático de Júpiter. Crédito: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSSImage processing: Kevin Gill CC BY |
Además de los ciclones y anticiclones, Júpiter es conocido por sus característicos cinturones y zonas: bandas blancas y rojizas de nubes que envuelven el planeta. Las bandas están separadas por fuertes vientos de este a oeste que se mueven en direcciones opuestas. Juno descubrió previamente que estos vientos, o corrientes en chorro, alcanzan profundidades de unas 2.000 millas (aproximadamente 3.200 kilómetros). Los investigadores siguen tratando de resolver el misterio de cómo se forman las corrientes en chorro. Los datos recogidos por el MWR de Juno durante múltiples pasadas revelan una posible pista: que el gas amoníaco de la atmósfera se desplaza hacia arriba y hacia abajo en notable alineación con las corrientes en chorro observadas.
"Al seguir el amoníaco, encontramos células de circulación tanto en el hemisferio norte como en el sur que son de naturaleza similar a las 'células Ferrel', que controlan gran parte de nuestro clima aquí en la Tierra", dijo Keren Duer, estudiante de posgrado del Instituto de Ciencias Weizmann de Israel y autora principal del artículo de la revista Science sobre las células similares a Ferrel en Júpiter. "Mientras que la Tierra tiene una célula de Ferrel por hemisferio, Júpiter tiene ocho, cada una al menos 30 veces mayor".
Los datos del MWR de Juno también muestran que los cinturones y las zonas sufren una transición alrededor de 40 millas (65 kilómetros) por debajo de las nubes de agua de Júpiter. A poca profundidad, los cinturones de Júpiter son más brillantes en luz de microondas que las zonas vecinas. Pero a niveles más profundos, por debajo de las nubes de agua, ocurre lo contrario, lo que revela una similitud con nuestros océanos.
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| Durante un sobrevuelo de Júpiter en julio de 2019, los científicos de la misión llevaron a cabo un experimento para medir los cambios de velocidad diminutos en la nave espacial Juno como resultado en el campo de gravedad cerca de la Gran Mancha Roja. Crédito: NASA/JPL-Caltech/SwRI |
Juno descubrió anteriormente disposiciones poligonales de tormentas ciclónicas gigantes en ambos polos de Júpiter: ocho dispuestas en un patrón octogonal en el norte y cinco en un patrón pentagonal en el sur. Ahora, cinco años más tarde, los científicos de la misión que utilizan las observaciones del Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) de la nave espacial han determinado que estos fenómenos atmosféricos son extremadamente resistentes, permaneciendo en la misma ubicación.
"Los ciclones de Júpiter se afectan mutuamente en su movimiento, provocando que oscilen en torno a una posición de equilibrio", explica Alessandro Mura, coinvestigador de Juno en el Instituto Nacional de Astrofísica de Roma y autor principal de un reciente artículo publicado en Geophysical Research Letters sobre las oscilaciones y la estabilidad de los ciclones polares de Júpiter. "El comportamiento de estas lentas oscilaciones sugiere que tienen raíces profundas".
Los datos de JIRAM también indican que, al igual que los huracanes en la Tierra, estos ciclones quieren avanzar hacia el polo, pero los ciclones situados en el centro de cada polo los empujan hacia atrás. Este equilibrio explica dónde residen los ciclones y los diferentes números en cada polo.
Fuentes, créditos y referencias:
S. J. Bolton et al, Microwave observations reveal the deep extent and structure of Jupiter's atmospheric vortices, Science (2021). DOI: 10.1126/science.abf1015
Marzia Parisi et al, The depth of Jupiter's Great Red Spot constrained by Juno gravity overflights, Science (2021). DOI: 10.1126/science.abf1396
Imagen: La apariencia de bandas de Júpiter es creada por la capa meteorológica que forma las nubes. Esta imagen compuesta muestra vistas de Júpiter en luz infrarroja y visible tomadas por el telescopio Gemini North y el telescopio espacial Hubble de la NASA. Crédito: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/NASA/ESA, M.H. Wong e I. de Pater (UC Berkeley) et al.