Los resultados científicos de la misión Juno de la NASA, ofrecen la primera vista en 3D de la atmósfera de Júpiter

Esta ilustración combina una imagen 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.
Créditos: JunoCam; Datos de imagen: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS; Procesamiento de imágenes JunoCam: Kevin M. Gill (CC BY); Imagen de la Tierra: NASA.

Los nuevos hallazgos de la sonda Juno de la NASA que orbita Júpiter, brindan una imagen más completa de cómo las características atmosféricas distintivas y coloridas del planeta, ofrecen pistas sobre los procesos invisibles 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 varios artículos sobre los descubrimientos atmosféricos de Juno en la revista Science y Journal of Geophysical Research: Planets. Además hay otros artículos en dos números recientes de Geophysical Research Letters.

“Estas nuevas observaciones de Juno abren el cofre del tesoro a nueva información sobre las enigmáticas características observables de Júpiter”, dijo Lori Glaze, directora de la Planetary Science Division de la NASA, en Washington. “Cada artículo arroja luz sobre diferentes aspectos de los procesos atmosféricos del planeta, un maravilloso ejemplo de cómo nuestros equipos científicos, de diversidad internacional, refuerzan la comprensión de nuestro sistema solar”.

Juno entró en la órbita de Júpiter en 2016. Durante cada uno de los 37 pases de la nave espacial por el planeta hasta la fecha, un conjunto de instrumentos especializados ha estudiado 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 Southwest Research Institute en San Antonio y autor principal del artículo de Journal Science sobre la profundidad de los vórtices de Júpiter. “Ahora, estamos empezando a unir todas estas piezas individuales y obteniendo nuestra primera comprensión real en 3D de cómo funciona la hermosa y violenta atmósfera de Júpiter”.

El radiómetro de microondas de Juno (MWR) permite a los científicos de la misión, mirar debajo de las nubes de Júpiter y sondear la estructura de sus numerosas tormentas. La más famosa de estas tormentas es el icónico anticiclón conocido como la Gran Mancha Roja. Es más ancha 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 densidades atmosféricas más bajas, mientras que son más fríos en la parte inferior, con densidades más altas. Los anticiclones, que giran en la dirección opuesta, son más fríos en la parte superior pero más cálidos en la parte inferior.

Los hallazgos también indican que estas tormentas son mucho más altas de lo esperado, algunas se extienden 100 kilómetros por debajo de las nubes y otras, incluida la Gran Mancha Roja, se extienden a más de 350 kilómetros. Este sorprendente descubrimiento demuestra que los vórtices cubren regiones más allá de aquellas donde el agua se condensa y se forman las nubes, por debajo de la profundidad donde la luz solar calienta la atmósfera.

La altura y el tamaño de la Gran Mancha Roja implica que la concentración de masa atmosférica dentro de la tormenta, podría ser detectable por instrumentos que estudian el campo gravitatorio de Júpiter. Dos sobrevuelos cercanos de Juno sobre el lugar más famoso de Júpiter, brindaron la oportunidad de buscar la marca de gravedad de la tormenta y complementar los resultados de MWR en su profundidad.

Con Juno viajando bajo, sobre la plataforma de nubes de Júpiter a aproximadamente 209.000 kilómetros por hora, los científicos de Juno pudieron medir cambios de velocidad tan pequeños como de 0,01 milímetros por segundo, utilizando una antena de seguimiento de la Red de Espacio Profundo de la NASA, que está a más de 650 millones de kilómetros. Esto permitió al equipo delimitar la profundidad de la Gran Mancha Roja a unos 500 kilómetros por debajo de las cimas de las nubes.

“La precisión requerida para obtener la gravedad de la Gran Mancha Roja durante el sobrevuelo en julio de 2019 es asombrosa”, dijo Marzia Parisi, científica de Juno del Jet Propulsion Laboratory de la NASA, en el sur de California y autora principal de un artículo en el Journal Science relacionado con sobrevuelos por gravedad de la Gran Mancha Roja. “Ser capaces de complementar los hallazgos de MWR de la profundidad, nos da una gran confianza en que los futuros experimentos de gravedad en Júpiter, producirán resultados igualmente intrigantes”.

Cinturones y Zonas

Además de los ciclones y anticiclones, Júpiter es conocido por sus cinturones y zonas distintivas: las bandas de nubes blancas y rojizas que envuelven el planeta. Los fuertes vientos de este a oeste que se mueven en direcciones opuestas separan las bandas. Juno descubrió previamente que estos vientos, o corrientes en chorro, alcanzan profundidades de aproximadamente 3.200 kilómetros. Los investigadores todavía están tratando de resolver el misterio de cómo se forman las corrientes en chorro. Los datos recopilados por el MWR de Juno durante múltiples sobrevuelos revelan una posible pista: que el gas amoniaco de la atmósfera viaja hacia arriba y hacia abajo en notable alineación con las corrientes en chorro observadas.

“Al seguir el amoníaco, encontramos células de circulación en los hemisferios norte y sur que son de naturaleza similar a las ‘células de Ferrel’, que controlan gran parte de nuestro clima aquí en la Tierra”, dijo Keren Duer, estudiante de posgrado del Weizmann Institute of Science en Israel y autor principal del artículo de Journal Science sobre células similares a Ferrel en Júpiter. “Mientras que la Tierra tiene una célula Ferrel por hemisferio, Júpiter tiene ocho, cada una, al menos, 30 veces más grande”.

Los datos MWR de Juno también muestran que los cinturones y las zonas experimentan una transición a unos 65 kilómetros por debajo de las nubes de agua de Júpiter. A poca profundidad, los cinturones de Júpiter son más brillantes a la luz de microondas que las zonas vecinas. Pero a niveles más profundos, debajo de las nubes de agua, ocurre lo contrario, lo que revela una similitud con nuestros océanos.

“Llamamos a este nivel el ‘Jovicline’ en analogía a una capa de transición vista en los océanos de la Tierra, conocida como termoclina, donde el agua de mar pasa bruscamente de ser relativamente cálida, a relativamente fría”, dijo Leigh Fletcher, un científico participante de Juno de la Universidad de Leicester, en el Reino Unido y autor principal del artículo en el Journal of Geophysical Research: Planetas que destacan las observaciones de microondas de Juno de los cinturones y zonas templadas de Júpiter.

Ciclones polares

Juno descubrió previamente formaciones poligonales de tormentas ciclónicas gigantes en ambos polos de Júpiter: ocho dispuestos en un patrón octogonal en el norte y cinco dispuestos en un patrón pentagonal en el sur. Ahora, cinco años después, los científicos de la misión que utilizan observaciones del Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) de la nave espacial, han determinado que estos fenómenos atmosféricos son extremadamente resistentes y permanecen en la misma ubicación.

“Los ciclones de Júpiter afectan el movimiento de los demás, haciendo que oscilen alrededor de una posición de equilibrio”, dijo Alessandro Mura, co-investigador de Juno en el Instituto Nacional de Astrofísica en Roma y autor principal de un artículo reciente en Geophysical Research Letters sobre oscilaciones y estabilidad en los ciclones polares de Júpiter. “El comportamiento de estas oscilaciones lentas sugiere que tienen raíces profundas”.

Los datos de JIRAM también indican que, como los huracanes en la Tierra, estos ciclones quieren moverse hacia los polos, pero los ciclones ubicados en el centro de cada polo los empujan hacia atrás. Este equilibrio explica dónde residen los ciclones y los diferentes números en cada polo.

Más sobre la misión

JPL, una división de Caltech en Pasadena, California, gestiona la misión Juno. Juno es parte del New Frontiers Program de la NASA, que se administra en el Marshall Space Flight Center de la NASA en Huntsville, Alabama, para la Science Mission Directorate de la agencia en Washington. Lockheed Martin Space en Denver construyó y opera la nave espacial.

Noticia original (en inglés)

Edición: R. Castro.