Juno de la NASA: los resultados científicos ofrecen la primera vista en 3D de la atmósfera de Júpiter

La apariencia de bandas de Júpiter es creada por la capa meteorológica que forma las nubes. Esta imagen compuesta muestra vistas de Júpiter en luz infrarroja y visible tomadas por el telescopio Gemini North y el telescopio espacial Hubble de la NASA. 
Crédito:
Observatorio Internacional Gemini / NOIRLab / NSF / AURA / NASA / ESA, MH Wong e I. de Pater (UC Berkeley) et al.

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 publicaron hoy varios artículos sobre los descubrimientos atmosféricos de Juno en la revista Science y en la revista Journal of Geophysical Research: Planets. Artículos adicionales aparecieron en dos números recientes de Geophysical Research Letters.

«Estas nuevas observaciones de Juno abren un cofre del tesoro de nueva información sobre las enigmáticas características observables de Júpiter», dijo Lori Glaze, Directora de la División de Ciencias Planetarias de la NASA en la sede de la agencia 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, fortalecen la comprensión de nuestro Sistema Solar”.

Juno entró en la órbita de Júpiter en 2016. Durante cada uno de los 37 pasajes 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.

«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 del 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 de cómo funciona la hermosa y violenta atmósfera de Júpiter, en 3D».

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.

Esta ilustración combina una imagen de Júpiter 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 por Kevin M. Gill (CC BY). Imagen de la Tierra: NASA

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 60 millas (100 kilómetros) por debajo de las cimas de las nubes y otras, incluida la Gran Mancha Roja, se extienden más de 200 millas (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 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 del MWR en su profundidad. 

Con Juno viajando bajo, sobre la plataforma de nubes de Júpiter a aproximadamente 130,000 mph (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 400 millones de millas (650 millones de kilómetros). Esto permitió al equipo limitar la profundidad de la Gran Mancha Roja a unas 300 millas (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 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 el ‘Journal Science’ sobre sobrevuelos por gravedad de la Gran Mancha Roja. «Ser capaces de complementar los hallazgos del MWR en 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 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 2,000 millas (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 amoníaco de la atmósfera viaja hacia arriba y hacia abajo en una alineación notable 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 de Ferrel‘, que controlan gran parte de nuestro clima aquí en la Tierra», dijo Keren Duer, estudiante de posgrado del Instituto Weizmann of Science in Israel y autora principal del artículo del 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 del 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 con 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 ‘Joveclina’ 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.

Ciclones polares

Juno descubrió previamente arreglos poligonales de tormentas ciclónicas gigantes en ambos polos de Júpiter: ocho dispuestos en un patrón octagonal 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, lo que hace 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, al igual que 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 Programa Nuevas Fronteras de la NASA, que se administra en el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama, para la Dirección de Misiones Científicas de la agencia en Washington. Lockheed Martin Space en Denver construyó y opera la nave espacial.

Siga la misión en Facebook y Twitter , y obtenga más información sobre Juno en línea en:

https://www.nasa.gov/juno

Fuente: NASA JPL – Calthec.

Artículo original:NASA’s Juno: Science Results Offer First 3D View of Jupiter Atmosphere‘. Release 21-140. Oct 28, 2021.

Material relacionado

La atmósfera 3D de Júpiter revelada por la nave espacial Juno de la NASA (rueda de prensa)

El equipo científico de la nave espacial Juno en Júpiter revela nuevos hallazgos que brindan la primera mirada en 3D a cómo funciona la atmósfera turbulenta del planeta debajo de las capas superiores de nubes, y cómo estas revelaciones ofrecen información sobre las atmósferas de planetas gigantes en otras partes del universo. El evento tuvo lugar en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California, que administra la misión Juno. Los participantes de la sesión informativa incluyen: – Lucas Paganini, científico del programa Juno, sede de la NASA, Washington – Scott Bolton, Investigador Principal de Juno, Southwest Research Institute, San Antonio – Marzia Parisi, científica de Juno, JPL – Keren Duer, científica de Juno, Instituto de Ciencia Weizmann, Rehovot, Israel – Leigh Fletcher, científico participante de Juno, Universidad de Leicester, Inglaterra – Alessandro Mura, co-investigador de Juno.

La atmósfera 3D de Júpiter revelada por la nave espacial Juno de la NASA (rueda de prensa). El equipo científico de la misión revela los nuevos hallazgos que brindan una comprensión más completa de la atmósfera turbulenta del gigante gaseoso.
Crédito: NASA

Infografías de los recientes hallazgos sobre la Gran Mancha Roja

La imagen anotada a la izquierda del generador de imágenes JunoCam a bordo de la nave espacial Juno de la NASA muestra la rotación anticiclónica (en sentido antihorario) de la Gran Mancha Roja de Júpiter. El gráfico de la derecha destaca la estructura a gran escala de la Gran Mancha Roja vista por el instrumento radiómetro de microondas (MWR) de la nave espacial. Los datos de la imagen y los resultados del radiómetro de microondas se recopilaron durante un sobrevuelo bajo de Júpiter que tuvo lugar el 11 de julio de 2017. Más información.
Crédito: NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS
Esta representación muestra cómo la misión Juno de la NASA obtuvo datos de ciencia de la gravedad de la Gran Mancha Roja de Júpiter. La nave espacial Juno voló dos veces sobre el vórtice carmesí en 2019 a bajas altitudes con el objetivo de captar su sutil señal gravitacional. La concentración de masa relacionada con los poderosos vientos que rodean la Gran Mancha Roja indujo un cambio Doppler diminuto en las señales de radio de la nave espacial que podía medirse con una antena de seguimiento de la Red de Espacio Profundo de la NASA en la Tierra. Más información.
Crédito: NASA / JPL-Caltech / SwRI

Sobre los ciclones en los polos de júpiter

Esta composición de imágenes del generador de imágenes JunoCam a bordo de la nave espacial Juno de la NASA muestra los ocho ciclones circumpolares alrededor de un ciclón central ubicado en el polo norte de Júpiter. Los tamaños de estos ciclones varían de 1.500 millas (2.400 kilómetros) a 1.740 millas (2.800 kilómetros) de ancho. El compuesto muestra la notable estabilidad de la configuración octogonal: no han llegado ni desaparecido ciclones desde que Juno comenzó su misión en 2016. Más información.
Crédito: Datos de imagen: NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS. Procesamiento de imágenes: Gerald Eichstädt, John Rogers © CC BY.
Este videoclip de lapso de tiempo muestra el movimiento de los ciclones en el polo sur de Júpiter desde febrero de 2017 hasta noviembre de 2020. Los datos fueron recopilados por el instrumento Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) a bordo de la nave espacial Juno de la NASA.
Crédito de la imagen: NASA / JPL-Caltech / SwRI / ASI / INAF / JIRAM

La JunoCam y los Aficionados:

Un hecho importante: La JunoCam fue incluida en la nave espacial específicamente para los propósitos del compromiso con el público. Aunque sus imágenes serán útiles para el equipo científico, no se considera uno de los instrumentos científicos de la misión.

Antes de la llegada de Juno a Júpiter

Un equipo internacional de astrónomos profesionales y aficionados, proporcionaron un magnífico conjunto de datos durante los últimos ocho meses, antes del arribo de Juno a Júpiter. Junto con los nuevos resultados de Juno, la serie de datos del instrumento VISIR en el VLT, en particular, serán una gran herramienta. Permitirá a los investigadores caracterizar la estructura térmica global, la cobertura de nubes y la distribución de una variedad de gases presentes en Júpiter.

Los aficionados procesan imágenes de la Gran Mancha Roja tomadas por Juno

Una mención especial merece la tormenta más importante del Sistema Solar: La Gran Mancha Roja (GMR). El siguiente artículo muestra las fotografías y primeros resultados del primer sobrevuelo de la nave JUNO sobre la GMR y contiene además en el apartado «Material relacionado» una importante selección de recursos sobre el tema:

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