Durante siglos, los astrónomos han estado observando la superficie arremolinada de Júpiter y su aspecto los ha maravillado y desconcertado. El misterio solo se profundizó cuando, en 1995, el Galileo La nave espacial llegó a Júpiter y comenzó a estudiar su atmósfera en profundidad. Desde entonces, los astrónomos se han intrigado con sus bandas de colores y se han preguntado si son solo fenómenos superficiales o algo que va más profundo.
Gracias a Juno En la nave espacial, que orbita Júpiter desde julio de 2016, los científicos ahora están mucho más cerca de responder esa pregunta. La semana pasada, se publicaron tres nuevos estudios basados en Juno datos que presentaron nuevos hallazgos sobre el campo magnético de Júpiter, su rotación interior y qué tan profundo se extienden sus cinturones. Todos estos hallazgos están revisando lo que los científicos piensan de la atmósfera de Júpiter y sus capas internas.
Los estudios se titularon "Medición del campo de gravedad asimétrico de Júpiter", "Las corrientes de chorro atmosférico de Júpiter se extienden a miles de kilómetros de profundidad" y "Una supresión de la rotación diferencial en el interior profundo de Júpiter", todo lo cual se publicó en Naturaleza el 7 de marzo de 2018. Los estudios fueron dirigidos por el Prof. Luciano Iess de la Universidad Sapienza de Roma, el segundo por el Prof. Yohai Kaspi y el Dr. Eli Galanti del Instituto de Ciencias Weizmann, y el tercero por el Prof. Tristan Guillot del Observatorio de la Costa Azul.
El esfuerzo de investigación fue dirigido por Professo Kaspi y el Dr. Galanti, quienes además de ser los autores principales en el segundo estudio fueron coautores de los otros dos. La pareja se ha estado preparando para este análisis incluso antes Juno se lanzaron en 2011, durante el cual crearon herramientas matemáticas para analizar los datos del campo gravitacional y comprender mejor la atmósfera de Júpiter y su dinámica.
Los tres estudios se basaron en datos recopilados por Juno a medida que pasaba de un poste de Júpiter al otro cada 53 días, una maniobra conocida como "perijove". Con cada pasada, la sonda utilizó su conjunto avanzado de instrumentos para mirar debajo de las capas superficiales de la atmósfera. Además, las ondas de radio emitidas por la sonda se midieron para determinar cómo fueron desplazadas por el campo gravitacional del planeta con cada órbita.
Como los astrónomos han entendido por algún tiempo, los chorros de Júpiter fluyen en bandas de este a oeste y de oeste a este. En el proceso, interrumpen la distribución uniforme de la masa en el planeta. Al medir los cambios en el campo de gravedad del planeta (y, por lo tanto, este desequilibrio de masa), las herramientas analíticas del Dr. Kaspi y el Dr. Galanti pudieron calcular qué tan profundas se extienden las tormentas debajo de la superficie y cómo es la dinámica interior.
Sobre todo, el equipo esperaba encontrar anomalías debido a la forma en que el planeta se desvía de ser una esfera perfecta, lo que se debe a cómo su rotación rápida lo aplasta ligeramente. Sin embargo, también buscaron anomalías adicionales que podrían explicarse debido a la presencia de vientos poderosos en la atmósfera.
En el primer estudio, el Dr. Iess y sus colegas utilizaron un seguimiento Doppler preciso de Juno nave espacial para realizar mediciones de los armónicos de gravedad de Júpiter, tanto pares como impares. Lo que determinaron fue que el campo magnético de Júpiter tiene una asimetría norte-sur, que es indicativo de flujos interiores en la atmósfera.
El análisis de esta asimetría se siguió en el segundo estudio, donde el Dr. Kaspi, el Dr. Galanti y sus colegas utilizaron las variaciones en el campo de gravedad del planeta para calcular la profundidad de las corrientes en chorro este-oeste de Júpiter. Al medir cómo estos chorros causan un desequilibrio en el campo de gravedad de Júpiter e incluso perturban la masa del planeta, concluyeron que se extienden a una profundidad de 3000 km (1864 millas).
De todo esto, el Prof. Guillot y sus colegas realizaron el tercer estudio, donde utilizaron los hallazgos anteriores sobre el campo gravitacional y las corrientes en chorro del planeta y compararon los resultados con las predicciones de los modelos interiores. A partir de esto, determinaron que el interior del planeta gira casi como un cuerpo rígido y que la rotación diferencial disminuye más abajo.
Además, descubrieron que las zonas de flujo atmosférico se extendían entre 2.000 km (1243 mi) y 3.500 km (2175 mi) de profundidad, lo que era consistente con las restricciones obtenidas de los armónicos gravitacionales extraños. Esta profundidad también corresponde al punto donde la conductividad eléctrica sería lo suficientemente grande como para que la resistencia magnética suprima la rotación diferencial.
En base a sus hallazgos, el equipo también calculó que la atmósfera de Júpiter constituye el 1% de su masa total. A modo de comparación, la atmósfera de la Tierra es menos de una millonésima parte de su masa total. Aún así, como explicó el Dr. Kaspi en el comunicado de prensa del Instituto Weizzmann, esto fue bastante sorprendente:
“Eso es mucho más de lo que nadie pensaba y más de lo que se sabe de otros planetas del Sistema Solar. Eso es básicamente una masa igual a tres Tierras que se mueven a velocidades de decenas de metros por segundo ".
En total, estos estudios han arrojado nueva luz sobre la dinámica atmosférica y la estructura interior de Júpiter. En la actualidad, el tema de lo que reside en el núcleo de Júpiter sigue sin resolverse. Pero los investigadores esperan analizar más mediciones realizadas por Juno para ver si Júpiter tiene un núcleo sólido y (si es así) para determinar su masa. Esto, a su vez, ayudará a los astrónomos a aprender mucho sobre la historia y la formación del Sistema Solar.
Además, Kaspi y Galanti están buscando usar algunos de los mismos métodos que desarrollaron para caracterizar las corrientes en chorro de Júpiter para abordar su característica más icónica: la Gran Mancha Roja de Júpiter. Además de determinar qué tan profunda se extiende esta tormenta, también esperan saber por qué ha persistido durante tantos siglos y por qué se ha reducido notablemente en los últimos años.
Se espera que la misión de Juno concluya en julio de 2018. Salvo cualquier extensión, la sonda llevará a cabo un desorbitado controlado en la atmósfera de Júpiter después de realizar el perijove 14. Sin embargo, incluso después de que termine la misión, los científicos analizarán los datos que ha recopilado en los años que vendrán. Lo que esto revela sobre el planeta más grande del Sistema Solar también contribuirá en gran medida a informar la comprensión del Sistema Solar.
