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La sonda Juno de la NASA obtiene la primera visión 3D de la atmósfera de Júpiter

Nuevos hallazgos de la sonda Juno de la NASA que orbita Júpiter brindan una imagen más completa de cómo los rasgos atmosféricos del planeta ilustran procesos invisibles bajo 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. Artículos adicionales aparecieron en dos números recientes de Geophysical Research Letters.

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 mirado por debajo de su turbulenta cubierta de nubes.

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 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 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.

GRAN MANCHA ROJA

La altura y el tamaño de la Gran Mancha Roja significa que la concentración de masa atmosférica dentro de la tormenta podría ser potencialmente 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 firma 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 kph, los científicos de Juno pudieron medir cambios de velocidad tan pequeños como 0,01 milímetros por segundo utilizando una antena de seguimiento de la Red de Espacio Profundo de la NASA, desde una distancia de más de 650 millones de kilómetros. Esto permitió al equipo limitar 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 de julio de 2019 es asombrosa», dijo en un comunicado Marzia Parisi, científica de Juno del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California y autora principal de un artículo en la revista Science sobre sobrevuelos por gravedad del Gran Mancha Roja. «Ser capaces de complementar los hallazgos de MWR en la profundidad nos da una gran confianza en que los futuros experimentos de gravedad en Júpiter producirán resultados igualmente intrigantes».

Además de los ciclones y anticiclones, Júpiter es conocido por sus cinturones y zonas distintivos: 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 pasadas 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.

«Siguiendo el amoníaco, encontramos células de circulación en los hemisferios norte y 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 Weizmann of Science en Israel y autor principal del artículo de la revista 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 alrededor de 40 millas (65 kilómetros) 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 ‘Joviclina’ 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: Planets que destacan las observaciones de microondas de Juno de los cinturones y zonas templadas de Júpiter.

Juno descubrió previamente patrones 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 Mapeador de auroras infrarrojas jovianas (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.