Los navegadores Juno de la NASA permiten el descubrimiento de ciclones de Júpiter.


En la parte inferior derecha de esta imagen tomada en infrarrojos del polo sur de Júpiter, el 4 de noviembre de 2019 durante el 23o paso científico de la nave espacial Juno de la NASA por del planeta, se puede ver un nuevo ciclón más pequeño. Crédito de imagen: NASA / JPL-Caltech / SwRI / ASI / INAF / JIRAM

El polo sur de Júpiter tiene un nuevo ciclón. El descubrimiento de la masiva tempestad joviana ocurrió el 3 de noviembre de 2019, durante el último sobrevuelo de Júpiter por la nave espacial Juno de la NASA. Fue el vuelo número 22 durante el cual la nave espacial con energía solar recolectó datos científicos sobre el gigante gaseoso, elevándose a solo 3,500 kilómetros sobre  sus cimas de nubes. El sobrevuelo también marcó una victoria para el equipo de la misión, cuyas medidas innovadoras mantuvieron a la nave espacial con energía solar suficiente para lo que podría haber sido un eclipse que terminara con la misión.

“La combinación de creatividad y pensamiento analítico nuevamente ha valido la pena para la NASA”, dijo Scott Bolton, investigador principal de Juno del Southwest Research Institute en San Antonio. “Nos dimos cuenta de que la órbita iba a llevar a Juno a la sombra de Júpiter, lo que podría tener graves consecuencias porque estamos alimentados por energía solar. Sin luz solar significa que no hay energía, por lo que existía un riesgo real de morir congelados. Mientras el equipo trabajaba descubrimos cómo conservar la energía y mantener nuestro núcleo caliente, los ingenieros idearon una forma completamente nueva de salir del problema: saltar la sombra de Júpiter. Era nada menos que un golpe de genio para la navegación y además, hicimos otro descubrimiento fundamental “.

Cuando Juno llegó por primera vez a Júpiter en julio de 2016, sus cámaras infrarrojas y de luz visible descubrieron ciclones gigantes que rodeaban los polos del planeta: nueve en el norte y seis en el sur. ¿Eran ellos, como sus hermanos terrenales, un fenómeno transitorio que les tomaba solo unas semanas desarrollarse y luego menguar? ¿O podrían estos ciclones, cada uno casi tan ancho como los Estados Unidos, ser sucesos más permanentes?

Con cada sobrevuelo, los datos reforzaron la idea de que cinco tormentas de viento se arremolinaban en un patrón pentagonal alrededor de una tormenta central en el polo sur y que el sistema parecía estable. Ninguna de las seis tormentas mostró signos de ceder el paso para permitir que otros ciclones se unieran.

“Casi parecía que los ciclones polares eran parte de un club privado que parecía impedir a los nuevos miembros”, dijo Bolton.

Luego, durante el 22 ° pase científico de Juno, un nuevo ciclón más pequeño cobró vida y se unió a la refriega.

  • La vida de un joven ciclón

“Los datos del instrumento Jovian Infrarrojo Auroral Mapper [JIRAM] de Juno indican que pasamos de un pentágono de ciclones que rodea a uno en el centro, a una composición hexagonal”, dijo Alessandro Mura, co-investigador de Juno en el Instituto Nacional de Astrofísica de Roma. “Esta nueva incorporación es más pequeña en tamaño que sus seis hermanos ciclónicos más establecidos: es aproximadamente del tamaño de Texas. Quizás los datos de JIRAM de futuros sobrevuelos muestren que el ciclón crece al mismo tamaño que sus vecinos”.

Al sondear la capa meteorológica hasta 50 a 70 kilómetros bajo las nubes de Júpiter, JIRAM captura la luz infrarroja que emerge de las profundidades de Júpiter. Sus datos indican que la velocidad media del viento del nuevo ciclón es de 362 kph, comparable a la velocidad encontrada en sus seis colegas polares más establecidos.

La JunoCam de la nave espacial también obtuvo imágenes de luz visible del nuevo ciclón. Los dos conjuntos de datos arrojan luz sobre los procesos atmosféricos no solo de Júpiter sino también de los otros gigantes gaseosos Saturno, Urano y Neptuno, así como los de exoplanetas gigantes que ahora se están descubriendo; Incluso arrojan luz sobre los procesos atmosféricos de los ciclones de la Tierra.

“Estos ciclones son fenómenos climáticos nuevos que no se han visto ni predicho antes”, dijo Cheng Li, un científico de Juno de la Universidad de California, Berkeley. “La naturaleza está revelando una nueva física con respecto a los movimientos de los fluidos y cómo funcionan las atmósferas de los planetas gigantes. Estamos comenzando a comprenderlo a través de observaciones y simulaciones por ordenador. Los futuros sobrevuelos de Juno nos ayudarán a afinar aún más nuestra comprensión al revelar cómo evolucionan los ciclones con el tiempo”.

  • Salto de las sombras

Por supuesto, el nuevo ciclón nunca se habría descubierto si Juno se hubiera congelado hasta la muerte durante el eclipse cuando Júpiter se interpuso entre la nave espacial y el calor y los rayos de luz del Sol.

Juno ha estado navegando en el espacio profundo desde 2011. Entró en una órbita inicial de 53 días alrededor de Júpiter el 4 de julio de 2016. Originalmente, la misión planeaba reducir el tamaño de su órbita unos meses más tarde para acortar el período entre los sobrevuelos científicos del gigante gaseoso a una frecuencia de 14 días. Pero el equipo del proyecto recomendó a la NASA que renunciara a la quema del motor principal debido a las preocupaciones sobre el sistema de suministro de combustible de la nave espacial. La órbita de 53 días de Juno proporciona toda la ciencia según lo planeado originalmente; solo que lleva más tiempo hacerlo. Alargar la vida de Juno en Júpiter es lo que llevó a la necesidad de evitar la sombra de Júpiter.

“Desde el día en que entramos en órbita alrededor de Júpiter, nos aseguramos de que permaneciera bañado por la luz del sol 24/7”, dijo Steve Levin, científico del proyecto Juno en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California. “Nuestros navegadores e ingenieros nos dijeron que llegaría un día de ajuste de cuentas, cuando estuvieramos a la sombra de Júpiter durante unas 12 horas. Sabíamos que durante un período tan prolongado sin energía, nuestra nave espacial sufriría un destino similar al del Oportunidad, cuando Los cielos de Marte se llenaron de polvo e impidieron que los rayos del Sol llegaran a sus paneles solares”.

Sin los rayos del sol proporcionando energía, Juno se enfriaría por debajo de los niveles probados, y finalmente agotaría sus celdas de batería más allá de la recuperación. Entonces, el equipo de navegación ideó un plan para “saltar la sombra”, maniobrando la nave espacial lo suficiente para que su trayectoria perdiera el eclipse.

“En el espacio profundo, estás a la luz del sol o estás fuera de la luz del sol; realmente no hay nada intermedio”, dijo Levin.

Los navegadores calcularon que si Juno realizaba una maniobra semanas antes del 3 de noviembre, mientras la nave espacial estaba lo más lejos posible de Júpiter, podría modificar su trayectoria lo suficiente como para esquivar el eclipse. La maniobra utilizaría el sistema de control de reacción de la nave espacial, que inicialmente no estaba destinado a ser utilizado para una maniobra de este tamaño y duración. El 30 de septiembre a las 7:46 p.m. EDT (4:46 p.m. PDT), comenzó la quema del sistema de control de reacción. Terminó 10 ½ horas después. La maniobra propulsiva, cinco veces más larga que cualquier uso anterior de ese sistema, cambió la velocidad orbital de Juno en 203 kph y consumió alrededor de 73 kilogramos de combustible. Treinta y cuatro días después, los paneles solares de la nave espacial continuaron convirtiendo la luz solar en electrones sin cesar, mientras Juno se preparaba para orbitar una vez más sobre las nubes de Júpiter.

“Gracias a nuestros navegadores e ingenieros, todavía tenemos la misión”, dijo Bolton. “Lo que hicieron fue más que hacer posible nuestro descubrimiento de ciclones; hicieron posibles las nuevas ideas y revelaciones sobre Júpiter que tenemos por delante”.

El JPL de la NASA administra la misión Juno para el investigador principal, Scott Bolton, del Southwest Research Institute en San Antonio. Juno es parte del Programa Nuevas Fronteras de la NASA, que se gestiona en el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama, para la Dirección de la Misión Científica de la NASA en Washington. La Agencia Espacial Italiana (ASI) contribuyó con el Mapeador Auroral Infrarrojo Joviano. Lockheed Martin Space en Denver construyó y opera la nave espacial.