¿Hasta qué profundidad bajo las nubes llegan los vientos que forman las franjas de Júpiter?
Las franjas de Júpiter no son un dibujo creado por nubes inmóviles y ordenadas. Fuertes vientos de este a oeste, que soplan en sentidos opuestos, separan las zonas claras de los cinturones oscuros. Las mediciones de la gravedad realizadas por la sonda Juno indican que esos vientos continúan unos 3.000 km por debajo de las nubes visibles.
Las franjas de las fotografías corresponden a la capa de nubes más externa de la atmósfera de Júpiter. Como el planeta no tiene una superficie sólida sobre la que una persona pudiera ponerse de pie, las investigaciones toman la cima de las nubes como referencia para medir la profundidad. Por tanto, «3.000 km bajo las nubes» no significa que el color de las franjas llegue hasta allí, sino que el movimiento de los vientos que las forman continúa hasta esa profundidad.
- Unas 9 horas y 56 minutos El tiempo que tarda Júpiter en completar una rotación
- Unos 3.000 km La profundidad a la que llegan bajo las nubes los vientos de este a oeste que forman las franjas
- Unos 300 km La profundidad estimada de la Gran Mancha Roja mediante observaciones de microondas
- 8 en el polo norte · 5 en el polo sur El número de ciclones gigantes que rodean la tormenta central de cada polo
¿Cómo produce la rápida rotación unas franjas tan largas?
Júpiter gira más deprisa que cualquier otro planeta del Sistema Solar. El calor que asciende desde el interior eleva los gases de la atmósfera, mientras que los gases que se enfrían vuelven a descender. Al sumarse el efecto de la rápida rotación, las corrientes que se movían hacia el norte o el sur se desvían hacia el este o el oeste. Así, corrientes en chorro que soplan en sentidos contrarios se colocan unas junto a otras y forman largas bandas. Aún quedan aspectos por resolver sobre cómo nacen estas corrientes y cómo logran mantenerse durante tanto tiempo.
Juno no se limitó a fotografiar las nubes. Con su instrumento de microondas examinó el amoniaco y la temperatura bajo ellas, y mediante las señales de radio intercambiadas con la Tierra midió cambios diminutos en la velocidad de la sonda. Los vientos profundos desplazan ligeramente la masa del interior de Júpiter y dejan una huella en su gravedad. Al calcular esa huella, el equipo investigador concluyó que las corrientes en chorro llegan hasta unos 3.000 km bajo las nubes.
¿Qué profundidad tiene la Gran Mancha Roja?
La Gran Mancha Roja es una enorme tormenta de altas presiones observada al menos desde la década de 1830. Ha sobrevivido durante mucho tiempo, pero no ha permanecido inmóvil ni conserva siempre el mismo aspecto. Al comparar observaciones de distintas épocas se ve que su anchura ha disminuido gradualmente y que tanto el contorno como el color siguen cambiando. No es una mancha fija en Júpiter, sino un fenómeno meteorológico que continúa evolucionando.
El instrumento de microondas de Juno siguió la estructura de temperaturas bajo la Gran Mancha Roja y estimó que la tormenta tiene unos 300 km de profundidad. En otros sobrevuelos cercanos, la sonda también midió las variaciones minúsculas de gravedad que provoca la mancha. Al analizar esos datos, el equipo concluyó que la diferencia en la distribución de masa causada por la tormenta probablemente no se extiende más allá de unos 500 km bajo las nubes. La Gran Mancha Roja es mucho más profunda que los océanos de la Tierra, pero más somera que las corrientes en chorro que alcanzan unos 3.000 km.
En los polos de Júpiter aparece un paisaje muy distinto. En el norte, ocho ciclones gigantes rodean una tormenta central; en el sur son cinco. Cuando se observaba Júpiter de lado desde la Tierra, las regiones polares resultaban difíciles de ver. Juno, al pasar sobre ambos polos, fotografió por primera vez esta disposición con detalle. Todavía se investiga por qué estas enormes tormentas conservan durante tanto tiempo la separación entre ellas.
Las franjas y la Gran Mancha Roja de las fotografías de Júpiter no son marcas grabadas en una superficie. Son una imagen instantánea de una atmósfera que se mueve en distintas direcciones y a distintas profundidades.
Si no hay una superficie sólida, ¿cómo podemos conocer el interior?
Cuanto más se desciende dentro de Júpiter, mayores son la presión y la temperatura, y las propiedades del hidrógeno cambian. En el exterior se mueve como un gas; a mayor profundidad fluye de una forma más parecida a un líquido y se transforma en hidrógeno metálico, capaz de conducir la electricidad. No existe un suelo definido donde termine el gas y empiece el líquido. Desde la capa de nubes que vemos hasta el centro, el estado de la materia cambia de manera gradual.
Cuando Juno pasa cerca de Júpiter, mide con precisión cuánto se acelera y se frena la sonda. Si la masa del interior no está repartida de forma uniforme, la atracción sobre la nave varía de manera ínfima según el lugar. Calcular esas variaciones permite estimar dónde se concentran los elementos pesados.
Las mediciones indican que los materiales que forman rocas y hielos quizá no estén reunidos únicamente en el centro como una esfera pequeña y dura. Parte de los elementos pesados podría estar mezclada ampliamente con el hidrógeno circundante, de modo que el límite entre el núcleo y las capas exteriores queda desdibujado. Los investigadores llaman a esta estructura «núcleo diluido» o «núcleo difuso». No significa que Júpiter carezca de núcleo, sino que su región central es más compleja que la sencilla sucesión de capas que muestran los libros de texto.
La estructura interna de Júpiter no es una sección fotografiada directamente. Se deduce mediante modelos que deben explicar a la vez el campo gravitatorio, el campo magnético y la composición de la atmósfera; por eso aún existen varias interpretaciones sobre el tamaño del núcleo y la distribución de los elementos pesados.
¿Cómo cambió el campo magnético de Júpiter la forma de volar de Juno?
El hidrógeno metálico de las profundidades conduce la electricidad. Cuando este material se mueve mientras Júpiter gira rápidamente, actúa como un generador enorme que crea corrientes eléctricas y un campo magnético. Las mediciones de Juno muestran que el campo magnético de Júpiter no se comporta como un sencillo imán de barra: su intensidad y su dirección cambian mucho de una región a otra.
Ese potente campo atrapa partículas cargadas y forma peligrosos cinturones de radiación alrededor de Júpiter. Para no permanecer demasiado tiempo dentro de ellos, Juno recorre una órbita alargada: se aleja mucho del planeta y después se acerca brevemente sobre los polos norte y sur. Sus instrumentos electrónicos están protegidos dentro de una gruesa cámara de titanio. Gracias a esta trayectoria especial, Juno puede observar las tormentas polares y medir la gravedad y el magnetismo durante los mismos sobrevuelos cercanos.
¿Qué muestran realmente las fotografías de Júpiter?
Si al mirar las zonas claras y los cinturones oscuros de una fotografía pensamos que son colores de una superficie sólida, perdemos de vista el movimiento de Júpiter. A ambos lados de los límites entre franjas soplan vientos en sentidos opuestos, y el tamaño y la forma de la Gran Mancha Roja cambian con el tiempo. Que las nubes se vean distintas de una imagen a otra demuestra que Júpiter es un mundo atmosférico en constante transformación.
En vez de utilizar una cámara que iluminara directamente bajo las nubes, Juno reunió tres pistas diferentes: microondas, gravedad y magnetismo. Juntas revelaron que los vientos responsables de las franjas se prolongan miles de kilómetros hacia el interior, que la Gran Mancha Roja es menos profunda y que los elementos pesados podrían estar muy mezclados en la región central. Aprender a leer el aspecto de Júpiter también significa conocer el interior que no podemos ver.
Fuentes
- NASA Science — Jupiter Facts
- NASA Science — Juno Mission
- NASA Science — Juno Probes the Great Red Spot
- Nature — Jupiter’s Atmospheric Jet Streams Extend Thousands of Kilometres Deep
- Science — Microwave Observations of Jupiter’s Atmospheric Vortices
- Science — The Depth of Jupiter’s Great Red Spot
- Nature — Clusters of Cyclones Encircling Jupiter’s Poles