La Gran Mancha Roja de Júpiter es mucho más profunda de lo pensado

Júpiter presenta grandes tormentas y bandas de vientos que giran a su alrededor, incluida la Gran Mancha Roja . Sin embargo, los científicos no tienen claro si estos fenómenos se limitan solo a existir en las partes altas de la atmósfera o se extienden a mayor profundidad. Los investigadores analizaron de dos formas paralelas los vórtices atmosféricos jovianos -es decir, las tormentas en forma de espiral-.

«Anteriormente, Juno nos sorprendió con indicios de que los fenómenos en la atmósfera de Júpiter eran más profundos de lo que podríamos esperar», afirma Scott Bolton , investigador principal de la misión del Southwest Research Institute en San Antonio y autor principal del artículo de 'Science' sobre la profundidad de los vórtices de Júpiter. «Ahora, estamos empezando a unir todas estas piezas individuales para obtener la visión 3D de cómo funciona la hermosa y violenta atmósfera de este gigante gaseoso».

Por un lado, el equipo liderado por Boltonutilizó los datos arrojados por el instrumento Radiómetro de Microondas (MWR) de Juno para investigar la estructura vertical de la Gran Mancha Roja, así como otras dos tormentas masivas. El análisis reveló que todas -la GRS en mayor medida- se extendían por debajo de la altitud a la que se espera que se condense el agua y el amoníaco, o el nivel de las nubes del planeta.

Además quedó patente 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. Por el contrario, los anticiclones, que giran en la dirección opuesta, son más fríos en la parte superior pero más cálidos en la parte inferior.

Por su parte, el grupo liderado por Marzia Parisi , del equipo científico de la misión Juno, examinó la firma de gravedad de la Gran Mancha Roja y acotó aún más su profundidad. Dentro de las mediciones tomadas por la sonda mientras sobrevolaba la gran tormenta, los sensores detectaron fluctuaciones en el campo gravitacional del planeta causadas por la propia mancha. Así es como descubrieron que, aunque está profundamente arraigada en la atmósfera, en realidad tiene una longitud menor que los chorros zonales alredor de la Gran Mancha Roja, los cuales se extienden mucho más allá. En concreto, la profundidad de la GRS no supera los 500 kilómetros, mientras que los chorros circundantes llegan hasta los 3.000 kilómetros de profundidad.

«La precisión que requería el instrumento para obtener la gravedad de la Gran Mancha Roja durante el sobrevuelo de julio de 2019 es asombrosa -afirma Parisi-. Ser capaces de complementar los hallazgos del MWR con esta profundidad nos da confianza para pensar que los futuros experimentos sobre la gravedad de Júpiter producirán resultados igual de intrigantes».

Además de los ciclones y anticiclones, Júpiter es conocido por sus cinturones, 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 ya había descubierto que estos vientos, o corrientes en chorro, alcanzan profundidades de aproximadamente 3.200 kilómetros. Los investigadores todavía están tratando de resolver el misterio de cómo se forman las corrientes en chorro, si bien los datos recopilados por el MWR revelan una posible pista: que el gas amoniaco de la atmósfera viaja hacia arriba y hacia abajo en alineación con las corrientes en chorro observadas, como una especie de 'turbina' por debajo de esos vientos.

«Al seguir 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», explica Keren Duer , estudiante de posgrado del Instituto de Ciencias Weizmann, en Israel, y autor de uno de los estudios publicados en 'Science'. La célula de Ferrel es una franja entre los 30° y 60° grados latitud norte del planeta, donde el aire es cercano a la superficie y fluye hacia los polos y hacia el este, mientras que el aire de los niveles más altos se desplaza hacia el Ecuador y al oeste. Es una especie de 'engranaje' que une la célula la polar y la de Hadley, que se encuentra sobre el ecuador de la Tierra. Aunque las de Júpiter son algo distintas: «Mientras que la Tierra tiene una célula Ferrel por hemisferio, Júpiter tiene ocho, cada una al menos 30 veces más grande».

Los datos MWR de Juno también muestran que los cinturones y las zonas distintivas experimentan una transición alrededor de los 65 kilómetros bajo las nubes de agua de Júpiter. A poca profundidad, los cinturones de Júpiter son más brillantes a la luz 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 la 'joviclina', 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», aclara Leigh Fletcher , científico participante de Juno de la Universidad de Leicester en el Reino Unido y autor principal del artículo en el ' Journal of Geophysical Research '.

Juno también había averiguado previamente una suerte de estructuras poligonales en las 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, por sus siglas en inglés) 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, haciendo que oscilen alrededor de una posición de equilibrio», indica Alessandro Mura , co-investigador de Juno en el Instituto Nacional de Astrofísica en Roma y autor principal del artículo 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, como los huracanes en la Tierra, estos ciclones tienden a moverse hacia los polos, pero los ciclones ubicados en el centro de cada polo los empujan hacia atrás. Este equilibrio explica dónde se ubican y por qué varían de número según el polo.

Juno ha estado orbitando y monitorizando Júpiter desde 2016. Debido a los buenos resultados arrojados hasta la fecha, la nave espacial se encuentra ahora en una misión extendida de otros cuatro años diseñada para expandir los descubrimientos que ya ha realizado sobre la estructura interior de Júpiter, su campo magnético interno, atmósfera y magnetosfera. También incluirá sobrevuelos cerca de los ciclones del polo norte de Júpiter, se acercará a las lunas Europa e Io y llevará a cabo la primera exploración de los tenues anillos que rodean al planeta.