La misión Juno resuelve el misterio de los relámpagos de Júpiter

Científicos de la misión Juno de la NASA describen las formas en que los relámpagos en Júpiter son en realidad análogos a los rayos de la Tierra, aunque, de alguna manera, son polos opuestos.

Desde que la nave espacial Voyager 1 de la NASA sobrevoló Júpiter en marzo de 1979, los científicos se han preguntado sobre el origen de este fenómento de Júpiter. Ese encuentro confirmó la existencia del rayo joviano, que había sido teorizado durante siglos. Pero cuando el venerable explorador pasó volando, los datos mostraron que las señales de radio asociadas a los rayos no coincidían con los detalles de las señales de radio producidas por los rayos en la Tierra.

"No importa en qué planeta estés, los rayos actúan como transmisores de radio: envían ondas de radio cuando cruzan el cielo", dijo en un comunicado Shannon Brown del Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Pasadena, California, un científico de Juno y autor principal del nuevo estudio, publicado en Nature.

"Pero hasta Juno, todas las señales de rayos registradas por naves espaciales (Voyagers 1 y 2, Galileo, Cassini) se limitaron a detecciones visuales o del rango de kilohercios del espectro de radio, a pesar de la búsqueda de señales en el rango de megahercios. Muchas teorías se ofrecieron para explicarlo, pero ninguna teoría podría tener tracción como respuesta".

Hasta Juno, que ha estado en órbita alrededor de Júpiter desde el 4 de julio de 2016. Entre su conjunto de instrumentos altamente sensibles se encuentra el Instrumento de Radiometro de Microondas (MWR), que registra las emisiones del gigante de gas en un amplio espectro de frecuencias.

"En los datos de nuestros primeros ocho sobrevuelos, el MWR de Juno detectó 377 descargas de rayos", dijo Brown. "Se registraron tanto en megahercios como en rango de gigahercios, que es lo que puedes encontrar con las emisiones de rayos terrestres. Creemos que la razón por la que somos los únicos que podemos ver es porque Juno vuela más cerca de los relámpagos que nunca, y estamos buscando una frecuencia de radio que pasa fácilmente a través de la ionosfera de Júpiter ".

Si bien la revelación mostró cómo los relámpagos de Júpiter son similares a los de la Tierra, el nuevo documento también señala que donde estos relámpagos destellan en cada planeta es bastante diferente.

"La distribución de los rayos de Júpiter el al revés de la de la Tierra", dijo Brown. "Hay mucha actividad cerca de los polos de Júpiter, pero no cerca del ecuador. Puedes preguntarle a cualquiera que viva en los trópicos; esto no es cierto para nuestro planeta".

¿Por qué los rayos se congregan cerca del ecuador en la Tierra y cerca de los polos en Júpiter? La Tierra deriva la gran mayoría de su calor externamente de la radiación solar, cortesía de nuestro Sol. Debido a que nuestro ecuador es el más afectado por este rayo de sol, el aire cálido y húmedo se eleva (a través de la convección) más libremente allí, lo que alimenta las imponentes tormentas eléctricas que producen rayos.

La órbita de Júpiter está cinco veces más lejos del Sol que la órbita de la Tierra, lo que significa que el planeta gigante recibe 25 veces menos luz solar que la Tierra. Pero a pesar de que la atmósfera de Júpiter obtiene la mayor parte de su calor del propio planeta, esto no vuelve irrelevantes los rayos del Sol. Proporcionan algo de calor, calentando el ecuador de Júpiter más que los polos, del mismo modo que calientan la Tierra.

Los científicos creen que este calentamiento en el ecuador de Júpiter es suficiente para crear estabilidad en la atmósfera superior, inhibiendo el aumento del aire caliente desde adentro. Los polos, que no tienen este calor de nivel superior y, por lo tanto, no tienen estabilidad atmosférica, permiten que los gases cálidos del interior de Júpiter se eleven, impulsando la convección y, por lo tanto, creando los ingredientes para el rayo.

"Estos hallazgos podrían ayudar a mejorar nuestra comprensión de la composición, la circulación y los flujos de energía en Júpiter", dijo Brown. Pero surge otra pregunta, dijo. "Aunque vemos rayos cerca de ambos polos, ¿por qué se registran principalmente en el polo norte de Júpiter?"

En un segundo artículo sobre rayos de Juno publicado en Nature Astronomy, Ivana Kolma*ová de la Academia Checa de Ciencias, Praga, y sus colegas, presentan la base de datos más grande de emisiones de radio de baja frecuencia generadas por rayos alrededor de Jupiter (whistlers) hasta la fecha. El conjunto de datos de más de 1.600 señales, recopiladas por el instrumento Waves de Juno, es casi 10 veces mayor al registrado por el Voyager 1. Juno detectó tasas pico de cuatro rayos por segundo (similar a las observadas en tormentas eléctricas en la Tierra) que son seis veces más altos que los valores máximos detectados por Voyager 1.

"Estos descubrimientos solo podrían suceder con Juno", dijo Scott Bolton, investigador principal de Juno del Southwest Research Institute, San Antonio. "Nuestra órbita única permite a nuestra nave espacial volar más cerca de Júpiter que cualquier otra nave espacial en la historia, por lo que la potencia de la señal de lo que el planeta está irradiando es mil veces más fuerte. Además, nuestros instrumentos de microondas y de onda de plasma son de última generación, lo que nos permite detectar señales de rayos incluso débiles de la cacofonía de las emisiones de radio de Júpiter".