RELÁMPAGOS Y BOLAS DE HONGO REVELAN AMONÍACO A CIENTÍFICOS DE LA NASA

Esta ilustración utiliza datos obtenidos por la misión Juno de la NASA para representar tormentas eléctricas a gran altitud en Júpiter. La sensible cámara de la Unidad de Referencia Estelar de Juno detectó relámpagos inusuales en el lado oscuro de Júpiter durante los sobrevuelos del planeta.
Crédito de imagen: NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Gerald Eichstädt
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La nave espacial puede haber encontrado dónde se escondía el gas incoloro en el mayor habitante planetario del Sistema Solar.

Nuevos resultados de la misión Juno sugieren que el planeta más grande de nuestro Sistema Solar es el hogar de los llamados «rayos superficiales». Una forma inesperada de descarga eléctrica, los rayos superficiales se originan en nubes que contienen una solución de agua y amoníaco. En la Tierra los rayos se originan en nubes de agua.

Otros nuevos hallazgos sugieren que las violentas tormentas eléctricas por las que se conoce al gigante gaseoso pueden formar granizo con gran cantidad de amoníaco. El equipo científico de Juno lo llama «pelotas». Teorizan que las bolas de champiñones secuestran amoníaco y agua en la atmósfera superior y los llevan a las profundidades de la atmósfera de Júpiter.

Los hallazgos de los rayos poco profundos se publicarán en forma impresa el Jueves 6 de Agosto en la revista Nature. La investigación de las bolas de champiñones está actualmente disponible en línea en el «Journal of Geophysical Research: Planets».

Las Misiones anteriores

Desde que la misión Voyager identificó los rayos Jovianos en 1979, se ha pensado que esos rayos son similares a los de la Tierra. Estos últimos ocurren solo en tormentas donde el agua existe en todas sus fases: hielo, líquido y gas. En Júpiter esto colocaría las tormentas alrededor de 28 a 40 millas (45 a 65 kilómetros) debajo de las nubes visibles. Las temperaturas allí rondan los 32 grados Fahrenheit (0 grados Celsius, la temperatura a la que el agua se congela). Todas las misiones anteriores vieron los rayos como puntos brillantes en las nubes de Júpiter. Ello sugiere que los destellos se originaron en nubes de agua profundas. Pero los relámpagos observados en el lado oscuro de Júpiter por la Unidad de Referencia Estelar de Juno cuentan una historia diferente.

Algo sorprendente

«Los sobrevuelos cercanos de Juno sobre las nubes nos permitieron ver algo sorprendente, destellos más pequeños y menos profundos. Se originaron a altitudes mucho mayores en la atmósfera de Júpiter de lo que se suponía anteriormente posible«. Expresó Heidi Becker, líder de Investigación de Monitoreo de Radiación de Juno en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en California. Ella es la autora principal del artículo de Nature.

Rayos superficiales en Júpiter.
Esta animación lleva al espectador a un viaje simulado a las exóticas tormentas eléctricas de gran altitud de Júpiter. Obtenga una vista cercana de los destellos de “iluminación superficial” recién descubiertos por Juno y sumérjase en el violento chorro atmosférico de la nube Nautilus.
Animación: Koji Kuramura. Música: Vangelis.
Crédito: NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Kevin M. Gill

Buscando una explicación

Becker y su equipo sugieren que las poderosas tormentas de Júpiter arrojan cristales de hielo de agua a la atmósfera del planeta, a más de 16 millas (25 kilómetros) por encima de las nubes de agua de Júpiter, donde encuentran vapor de amoníaco atmosférico que derrite el hielo, formando una nueva solución de agua y amoníaco. A tan elevada altitud, las temperaturas están por debajo de menos 126 grados Fahrenheit (-88 grados Celsius), demasiado frío para que exista agua líquida pura.

«En estas altitudes, el amoníaco actúa como un anticongelante. Baja el punto de fusión del hielo de agua, permitiendo la formación de una nube con líquido de amoníaco-agua», dijo Becker. «En este nuevo estado, las gotas de líquido de amoníaco-agua que caen pueden chocar con los cristales de hielo de agua y electrificar las nubes. Esto fue una gran sorpresa, ya que las nubes de agua de amoníaco no existen en la Tierra».

El Amoníaco perdido.

Los relámpagos poco profundos forman parte de otro enigma sobre el funcionamiento interno de la atmósfera de Júpiter. El radiómetro de microondas de Juno descubrió que el amoníaco se había agotado, es decir, faltaba, de la mayor parte de la atmósfera de Júpiter. Aún más desconcertante fue que la cantidad de amoníaco cambia a medida que uno se mueve dentro de la atmósfera de Júpiter.

«Anteriormente, los científicos notaron que faltaban pequeñas bolsas de amoníaco. Pero nadie se dio cuenta de la profundidad de estas bolsas o de que cubrían la mayor parte de Júpiter», dijo Scott Bolton. Él es el Investigador Principal de Juno en el Southwest Research Institute en San Antonio. «Estábamos luchando por explicar el agotamiento del amoníaco solo con lluvia de agua con amoníaco. Pero la lluvia no podía ser lo suficientemente profunda como para igualar las observaciones. Me di cuenta de que un sólido, como una piedra de granizo, podría ir más profundo y absorber más amoníaco. Cuando Heidi descubrió los relámpagos superficiales, nos dimos cuenta de que teníamos pruebas de que el amoníaco se mezclaba con el agua en la atmósfera y, por lo tanto, el rayo era una pieza clave del rompecabezas «.

Este gráfico representa el proceso evolutivo de los «rayos superficiales» y las «bolas de hongo» en Júpiter. 
Crédito de imagen:
NASA / JPL-Caltech / SwRI / CNRS

Las bolas de champiñones (mushballs)

Otro artículo, publicado en el «Journal of Geophysical Research: Planets», visualiza la infusión de 2/3 de agua y 1/3 de gas de amoníaco. Esta infusión se convierte en la semilla de los granizos jovianos, conocidos como mushballs. Las bolas de champiñones (mushballs), consisten en capas de granizados de agua-amoníaco y hielo cubiertos por una corteza de hielo de agua más gruesa. Se generan de manera similar al granizo en la Tierra: creciendo a medida que se mueven hacia arriba y hacia abajo a través de la atmósfera.

«Eventualmente, las bolas de hongo se vuelven tan grandes que incluso las corrientes ascendentes no pueden contenerlas. Caen entonces más profundamente en la atmósfera, encontrando temperaturas aún más cálidas, donde eventualmente se evaporan por completo», dijo Tristan Guillot. Él es un co-investigador de Juno de la Universidad de la Côte d’Azur en Niza, Francia, y autor principal del segundo artículo. «Su acción arrastra el amoníaco y el agua a niveles profundos en la atmósfera del planeta. Eso explica por qué no vemos mucho en estos lugares con el Radiómetro de microondas de Juno».

Encontrando el Amoníaco perdido

«Combinar estos dos resultados fue crítico para resolver el misterio del amoníaco perdido de Júpiter», dijo Bolton. «Resultó que en realidad no falta el amoníaco; simplemente se transporta hacia abajo disfrazado, se ha camuflado mezclándose con agua. La solución es muy simple y elegante con esta teoría. Cuando el agua y el amoníaco están en estado líquido, son invisibles para nosotros hasta que alcanzan una profundidad importante donde se evaporan. Esto es bastante profundo».

Comprender la meteorología de Júpiter nos permite desarrollar teorías de la dinámica atmosférica para todos los planetas de nuestro Sistema Solar, así como para los exoplanetas que se descubren fuera del mismo.

En el centro de esta imagen de JunoCam, pequeñas y brillantes nubes emergentes aparecen sobre las características circundantes. 
Se cree que nubes como estas son la parte superior de las violentas tormentas eléctricas responsables de la «iluminación superficial». 
Crédito: NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Kevin M. Gill © CC BY
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Sobre la misión

El explorador Júpiter con energía solar se lanzó hace nueve años, el 5 de agosto de 2011. El mes pasado marcó el cuarto aniversario de su llegada a Júpiter. Desde que ingresó a la órbita del gigante de gas, Juno realizó 27 sobrevuelos científicos y registró más de 300 millones de millas (483 millones de kilómetros).

Fuente: Southwest Research Institute (SwRI).

Artículo original: «SHALLOW LIGHTNING & MUSHBALLS REVEAL AMMONIA TO NASA JUNO SCIENTISTS«. Southwest Research Institute / Mission Juno

Material relacionado

Toda la información sobre la Misión JUNO se encuentra en los siguientes links:

Sobre las tormentas de Júpiter

Esta ilustración de relámpagos, torres convectivas (nubes de tormenta), nubes de aguas profundas y claros en la atmósfera de Júpiter se basa en datos recopilados por la nave espacial Juno, el telescopio espacial Hubble y el Observatorio Gemini. 
Juno detecta señales de radio generadas por descargas de rayos. 
Debido a que las ondas de radio pueden atravesar todas las capas de nubes de Júpiter, Juno puede detectar relámpagos en nubes profundas, así como relámpagos en el lado del día del planeta. Más información.

Créditos: NASAESA y MH Wong (UC Berkeley), A. James y MW Carruthers ( STScI).

Con tormentas eléctricas que se elevan a cuarenta millas (64 kilómetros) de altura y se extienden una cantidad igual a la mitad del ancho de un continente, vientos huracanados en enormes tormentas que se desatan durante siglos, y rayos tres veces más poderosos que los super rayos más fuertes de la Tierra, Júpiter, el rey de los planetas, ha demostrado ser un homónimo más que digno al supremo dios romano del cielo y el trueno.

A pesar de más de 400 años de observaciones científicas, muchos detalles de la atmósfera turbulenta y cambiante del gigante gaseoso han permanecido esquivos. Ahora, gracias al trabajo en equipo del Telescopio Hubble, el Observatorio Gemini y la nave Juno, los científicos pueden investigar profundamente los sistemas de tormentas. También pueden investigar fuentes de rayos, mapear vórtices ciclónicos y desentrañar la naturaleza de las características enigmáticas dentro del Gran mancha roja. El siguiente artículo lo presenta.

Los descubrimientos de la Misión Juno

Los seis ciclones que rodean una tormenta central del tamaño de un continente en el polo sur de Júpiter. Se muestran vívidamente en esta imagen infrarroja, capturada por Juno el 4 de Noviembre de 2019. El ciclón del tamaño de Texas en la parte inferior derecha es un recién llegado a la fiesta. Las otras tormentas han estado allí desde el comienzo de la misión de Juno.
CRÉDITO: NASA / JPL-CALTECH / SWRI / ASI / INAF / JIRAM
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Pasaron cuatro años desde que la nave espacial Juno entró en órbita alrededor de Júpiter. Lentamente ha estado persuadiendo al rey de todos los planetas para que revele sus secretos más profundos.

Un catálogo asombroso que incluye cadenas de ciclones del tamaño de un continente que rodean los dos polos de Júpiter. Vastas tormentas de granizo de “hongos” cargados de amoniaco. Un núcleo hinchado y difuso en el centro del planeta; y un campo magnético intrincado como ningún otro en el Sistema Solar. Una reseña de ellos se encuentra a continuación.

El 28 sobrevuelo de Júpiter (Perijove 28)

Detalle de Júpiter, del sobrevuelo del perijove 28 de Juno, el 28 de Julio de 2020
Crédito: NASA / JPL-CALTECH / SWRI / MSSS / KEVIN M. GILL
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La nave espacial Juno ha enviado otro lote de asombrosas imágenes nuevas de Júpiter, y también han surgido algunas imágenes únicas de su luna Ganímedes.

Con estas nuevas imágenes de su 28ª sobrevuelo, Juno celebra cuatro años en órbita alrededor Júpiter, desde su arribo el 5 de Julio de 2016. El artículo a continuación lo presenta.

Curiosidades

Observaciones sorprendentes de Juno revelan un suceso del Júpiter joven.
La impresión artística de una colisión entre un joven Júpiter y un protoplaneta masivo aún en formación en el Sistema Solar temprano.
Ilustración de K. Suda e Y. Akimoto / Mabuchi Design Office, cortesía del Centro de Astrobiología, Japón
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El núcleo de Júpiter todavía puede estar tambaleándose por una colisión de hace 4.500 millones de años.

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