La física oceánica explica los ciclones en Júpiter

Imágenes de Júpiter remitidas por la misión Juno de la NASA han permitido explicar las fuerzas que impulsan los grandes ciclones que se producen en el gigante de gas desde la física oceánica.

Lia Siegelman, oceanógrafa física y becaria postdoctoral del Instituto Scripps de Oceanografía de la Universidad de California en San Diego, decidió llevar a cabo la investigación tras observar que los ciclones del polo de Júpiter parecían compartir similitudes con los vórtices oceánicos que estudió durante su época de estudiante de doctorado.

Utilizando un conjunto de estas imágenes y los principios utilizados en la dinámica de los fluidos geofísicos, Siegelman y sus colegas aportaron pruebas de una hipótesis que se mantiene desde hace tiempo: que la convección húmeda -cuando el aire más caliente y menos denso asciende- impulsa estos ciclones. Los hallazgos se publican en Nature Physics.

"Cuando vi la riqueza de la turbulencia alrededor de los ciclones jovianos, con todos los filamentos y remolinos más pequeños, me recordó la turbulencia que se ve en el océano alrededor de los remolinos --explica Siegelman--. Estas son especialmente evidentes en las imágenes de satélite de alta resolución de las floraciones de plancton, por ejemplo".

Siegelman afirma que la comprensión del sistema energético de Júpiter, una escala mucho mayor que la de la Tierra, también podría ayudarnos a entender los mecanismos físicos que están en juego en nuestro propio planeta al poner de manifiesto algunas rutas energéticas que también podrían existir en la Tierra.

"Es fascinante poder estudiar un planeta tan lejano y encontrar la física que se aplica allí --resalta--. Nos lleva a preguntarnos si estos procesos también son válidos para nuestro propio punto azul".

Juno es la primera nave espacial que capta imágenes de los polos de Júpiter; los satélites anteriores orbitaban la región ecuatorial del planeta, proporcionando vistas de la famosa Mancha Roja del planeta. Está equipada con dos sistemas de cámaras, uno para obtener imágenes en luz visible y otro que capta las firmas de calor mediante el Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM), un instrumento de la nave Juno que cuenta con el apoyo de la Agencia Espacial Italiana.

Siegelman y sus colegas analizaron un conjunto de imágenes infrarrojas que captaban la región polar norte de Júpiter y, en particular, el cúmulo de vórtices polares. A partir de las imágenes, los investigadores pudieron calcular la velocidad y dirección del viento siguiendo el movimiento de las nubes entre las imágenes.

A continuación, el equipo interpretó las imágenes infrarrojas en términos de grosor de las nubes. Las regiones calientes corresponden a nubes finas, en las que es posible ver más profundamente en la atmósfera de Júpiter. Las regiones frías representan una gruesa capa de nubes que cubre la atmósfera de Júpiter.

Estos hallazgos dieron a los investigadores pistas sobre la energía del sistema. Dado que las nubes jovianas se forman cuando el aire más caliente y menos denso se eleva, descubrieron que el aire que se eleva rápidamente dentro de las nubes actúa como una fuente de energía que alimenta escalas mayores hasta los grandes ciclones circumpolares y polares.

Juno llegó por primera vez al sistema joviano en 2016, proporcionando a los científicos el primer vistazo a estos grandes ciclones polares, que tienen un radio de unos 1.000 kilómetros. Hay ocho de estos ciclones que se producen en el polo norte de Júpiter, y cinco en su polo sur.

Estas tormentas han estado presentes desde esa primera vista hace cinco años. Los investigadores no están seguros de cómo se originaron o durante cuánto tiempo han estado circulando, pero ahora saben que la convección húmeda es lo que las mantiene. Los investigadores plantearon por primera vez la hipótesis de esta transferencia de energía tras observar los relámpagos en las tormentas de Júpiter.

Juno seguirá orbitando Júpiter hasta 2025, proporcionando a los investigadores y al público en general nuevas imágenes del planeta y de su extenso sistema lunar.