La física oceánica explica los ciclones en Júpiter

Sobrevolando alrededor de Júpiter y sus 79 lunas se encuentra la nave espacial Juno, un satélite de la NASA que envía imágenes del planeta más grande de nuestro sistema solar a los investigadores de la Tierra. Estas fotografías han proporcionado a los oceanógrafos la materia prima para un nuevo estudio publicado hoy en Nature Physics, que describe la rica turbulencia en los polos de Júpiter y las fuerzas físicas que impulsan los grandes ciclones.

La autora principal, Lia Siegelman, oceanógrafa física y académica postdoctoral en el Instituto Scripps de Oceanografía de la Universidad de California en San Diego, decidió continuar la investigación después de notar que los ciclones en el polo de Júpiter parecen compartir similitudes con los vórtices oceánicos que estudió durante su tiempo como estudiante de doctorado. Utilizando estas imágenes y principios utilizados en la dinámica de fluidos geofísicos, Siegelman y sus compañeros proporcionaron evidencia de una hipótesis de largo tiempo de que la convección húmeda, cuando el aire más caliente y menos denso se eleva, impulsa estos ciclones.

Siegelman y sus compañeros analizaron una serie de imágenes infrarrojas que capturan la región polar norte de Júpiter y, en particular, el cúmulo de vórtices polares

«Cuando vi la riqueza de la turbulencia alrededor de los ciclones jovianos con todos los filamentos y remolinos más pequeños, me recordó la turbulencia que se ve en el océano alrededor de los remolinos«, comenta Siegelman. «Estos son especialmente evidentes en imágenes de satélite de alta resolución de floraciones de plancton, por ejemplo«.

Siegelman asegura que comprender el sistema de energía de Júpiter, una escala mucho más grande que el de la Tierra, también podría ayudarnos a comprender los mecanismos físicos en juego en nuestro propio planeta, al resaltar algunas rutas de energía que también podrían existir en la Tierra.

«Poder estudiar un planeta que está tan lejos y encontrar la física que se aplique allí es fascinante«, afirma. «Surge la pregunta, ¿estos procesos también son válidos para nuestro propio punto azul?»

Juno es la primera nave en captar imágenes de los polos del gigante gaseoso

Juno es la primera nave espacial en capturar imágenes de los polos de Júpiter; Los satélites anteriores orbitaban la región ecuatorial del planeta, proporcionando vistas de la famosa Mancha Roja. Juno está equipado con dos sistemas de cámara, uno para imágenes de luz visible y otro que captura firmas de calor utilizando el Mapeador de auroras infrarrojas jovianas (JIRAM), un instrumento apoyado por la Agencia Espacial Italiana.

Siegelman y sus compañeros analizaron una serie de imágenes infrarrojas que capturan la región polar norte de Júpiter y, en particular, el cúmulo de vórtices polares. A partir de las imágenes, los investigadores pudieron calcular la velocidad y la dirección del viento siguiendo el movimiento de las nubes entre imágenes. A continuación, el equipo interpretó las imágenes infrarrojas en términos del grosor de las nubes. Las regiones calientes corresponden a nubes delgadas, donde es posible ver más profundamente en la atmósfera de Júpiter. Las regiones frías representan una espesa capa de nubes que cubre la atmósfera del planeta.

Estos hallazgos dieron a los investigadores pistas sobre la energía del sistema. Dado que las nubes jovianas se forman cuando se eleva el aire más caliente y menos denso, los investigadores encontraron que el aire que se eleva rápidamente dentro de las nubes actúa como una fuente de energía que alimenta escalas más grandes hasta los grandes ciclones circumpolares y polares.

La nave espacial seguirá en el entorno del planeta hasta 2025

Juno llegó por primera vez al sistema joviano en 2016, proporcionando a los científicos el primer vistazo a estos grandes ciclones polares, que tienen un radio de aproximadamente 1.000 kilómetros. Hay ocho de estos ciclones que se sitúan en el polo norte de Júpiter y cinco en su polo sur. Estas tormentas han estado presentes desde esa primera vista hace cinco años. Los investigadores no están seguros de cómo se originaron o por cuánto tiempo han estado circulando, pero ahora saben que la convección húmeda es lo que los sostiene. Los investigadores plantearon la hipótesis de esta transferencia de energía después de observar rayos en las tormentas de Júpiter.

Juno continuará orbitando Júpiter hasta 2025, proporcionando a los investigadores y al público por igual imágenes novedosas del planeta y su extenso sistema lunar.

Fuente: Nature Physics.