La misión Juno de la NASA desvela recientes hallazgos del misterio del agua en Júpiter.


El generador de imágenes JunoCam a bordo de la nave espacial Juno de la NASA capturó esta imagen de la región ecuatorial sur de Júpiter el 1 de septiembre de 2017. La imagen está orientada de manera que los polos de Júpiter (no visibles) se desplazan de izquierda a derecha del marco.
Créditos: NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Kevin M. Gill.

La misión Juno de la NASA ha proporcionado sus primeros resultados científicos sobre la cantidad de agua en la atmósfera de Júpiter. Publicado recientemente en la revista Nature Astronomy, los resultados de Juno estiman que en el ecuador, el agua constituye aproximadamente el 0.25% de las moléculas en la atmósfera de Júpiter. Estos también son los primeros hallazgos sobre la abundancia de agua del gigante gaseoso desde que la misión Galileo de la agencia en 1995 sugirió que Júpiter podría estar extremadamente seco en comparación con el Sol (la comparación no se basa en agua líquida sino en la presencia de sus componentes, oxígeno e hidrógeno, presente en el Sol).

Una estimación precisa de la cantidad total de agua en la atmósfera de Júpiter ha estado en las listas de deseos de los científicos planetarios durante décadas: la figura del gigante gaseoso representa una pieza crítica que falta en el rompecabezas de la formación de nuestro Sistema Solar. Júpiter probablemente fue el primer planeta en formarse, y contiene la mayor parte del gas y el polvo que no se incorporó al Sol.

Las principales teorías sobre su formación se sostienen en la cantidad de agua que absorbió el planeta. La abundancia de agua también tiene implicaciones importantes para la meteorología del gigante gaseoso (cómo fluyen las corrientes de viento en Júpiter) y la estructura interna. Mientras que los rayos, un fenómeno típicamente alimentado por la humedad, (detectado en Júpiter por Voyager y otras naves espaciales) implicaban la presencia de agua, una estimación precisa de la cantidad de agua en las profundidades de la atmósfera de Júpiter se mantenía desconocida.

Antes de que la sonda Galileo dejara de transmitir 57 minutos en su descenso en diciembre de 1995, envió por radio mediciones espectrométricas la cantidad de agua en la atmósfera del gigante gaseoso hasta una profundidad de aproximadamente 120 kilómetros, donde la presión atmosférica alcanzó aproximadamente 22 bares. Los científicos que trabajan en los datos quedaron consternados al encontrar diez veces menos agua de lo esperado.

Aún más sorprendente: la cantidad de agua que midió la sonda Galileo parecía seguir aumentando a mayor profundidad medida, muy por debajo de donde las teorías sugieren que la atmósfera debería estar bien mezclada. En una atmósfera bien mezclada, la cantidad de agua es constante en toda la región y es más probable que represente un promedio global; en otras palabras, es más probable que sea representativo del agua en todo el planeta. Cuando se combina con un mapa infrarrojo obtenido al mismo tiempo por un telescopio terrestre, los resultados sugieren que la misión de la sonda puede haber sido desafortunada, muestreando un punto meteorológico inusualmente seco y cálido en Júpiter.

“Justo cuando pensamos que tenemos cosas resueltas, Júpiter nos recuerda cuánto aún tenemos que aprender”, dijo Scott Bolton, investigador principal de Juno en el Southwest Research Institute en San Antonio. “El sorprendente descubrimiento de Juno de que la atmósfera no estaba bien mezclada incluso muy por debajo de las nubes es un rompecabezas que todavía estamos tratando de resolver. Nadie hubiera adivinado que el agua podría ser tan variable en todo el planeta”.


Espesas nubes blancas están presentes en esta imagen de JunoCam de la zona ecuatorial de Júpiter. A frecuencias de microondas, estas nubes son transparentes, lo que permite que el radiómetro de microondas de Juno mida el agua en la atmósfera de Júpiter. La imagen fue adquirida durante el sobrevuelo de Juno el 16 de diciembre de 2017.
Créditos: NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Kevin M. Gill
  • Medición de agua desde arriba;

Juno, una nave espacial giratoria que funciona con energía solar, se lanzó en 2011. Tras la experiencia de la sonda Galileo, Juno busca obtener lecturas de cantidades de agua en grandes regiones del inmenso planeta. Un nuevo tipo de instrumento para la exploración planetaria del espacio profundo, el Radiómetro de microondas (MWR) de Juno, observa a Júpiter desde arriba utilizando seis antenas que miden la temperatura atmosférica a múltiples profundidades simultáneamente. El radiómetro de microondas aprovecha el hecho de que el agua absorbe ciertas longitudes de onda de radiación de microondas (el mismo principio utilizado por los hornos de microondas para calentar rápidamente los alimentos). Las temperaturas medidas se utilizan para medir la cantidad de agua y amoníaco en la atmósfera profunda, ya que ambas moléculas absorben la radiación de microondas.

El equipo científico de Juno utilizó los datos recopilados durante los primeros ocho sobrevuelos científicos de Júpiter para generar los hallazgos. Inicialmente se concentraron en la región ecuatorial porque la atmósfera allí parece más mezclada, incluso en profundidad, que en otras regiones. Desde su percha orbital, el radiómetro pudo recopilar datos desde una profundidad mucho mayor en la atmósfera de Júpiter que la sonda Galileo, 150 kilómetros, donde la presión alcanza aproximadamente los 33 bares.

“Descubrimos que el agua en el ecuador es mayor de lo que medía la sonda Galileo”, dijo Cheng Li, un científico de Juno en la Universidad de California, Berkeley. “Debido a que la región ecuatorial es única en Júpiter, necesitamos comparar estos resultados con la cantidad de agua que hay en otras regiones”.

  • Hacia el norte;

La órbita de 53 días de Juno se está moviendo lentamente hacia el norte, como se pretendía, y enfoca más al hemisferio norte de Júpiter con cada sobrevuelo. El equipo científico está ansioso por ver cómo el contenido de agua atmosférica varía según la latitud y la región, así como lo que los polos ricos en ciclones, pueden indicarles sobre la abundancia de agua global del gigante de gas.

El sobrevuelo científico número 24 a Júpiter de Juno ocurrió el 17 de febrero. El próximo sobrevuelo científico tendrá lugar el 10 de abril de 2020.

“Cada sobrevuelo científico es una oportunidad de descubrimiento”, dijo Bolton. “Con Júpiter siempre hay algo nuevo. Juno nos ha enseñado una lección importante: necesitamos acercarnos a un planeta para probar nuestras teorías”.

El Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, gestiona la misión Juno para el investigador principal, Scott Bolton, del Southwest Research Institute en San Antonio. Juno es parte del Programa de Nuevas Fronteras de la NASA, que se administra en el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama, para la Dirección de Misión Científica de la NASA. La Agencia Espacial Italiana contribuyó con el Mapeador Auroral Infrarrojo Joviano y el sistema de traducción Ka-Band. Lockheed Martin Space en Denver construyó y opera la nave espacial.