La nave espacial Juno de la NASA captó esta vista de Júpiter durante el 54º sobrevuelo cercano de la misión al planeta gigante el 7 de septiembre de 2023.(Crédito de la imagen: Datos de la imagen: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS. Tratamiento de la imagen por Tanya Oleksuik CC BY NC SA 3.0)
Parece que una tormenta realmente grande en Júpiter puede dejar una marca notable en la atmósfera del planeta.
Un estudio reciente ha aprovechado los datos recogidos por Juno, la nave espacial que orbita Júpiter, y el telescopio espacial Hubble para empezar a desentrañar cómo las tormentas de este gigante gaseoso revuelven la atmósfera del planeta, incluso sorprendentemente muy por debajo de las nubes. En algunos lugares, las tormentas extraen amoníaco y, en otros, lo arrojan a las profundidades jovianas en forma de granizo.
Al parecer, el resultado es que en algunas partes de la atmósfera inferior de Júpiter hay zonas de gas de amoníaco enterradas en las profundidades, mientras que en otras hay mucho menos amoníaco de lo normal. En otras palabras, algunas tormentas en Júpiter pueden dejar una huella digital, modificando toda la composición química de la atmósfera del planeta.
Alerta de tormenta en Júpiter
Una enorme tormenta en Júpiter estalló en diciembre de 2016, justo al sur del ecuador del planeta y a unos 60 grados al este de la famosa Gran Mancha Roja. El astrónomo aficionado Phil Miles fue el primero en detectar esta tormenta en febrero de 2017, y el momento no podría haber sido mejor.
Juno estaba a punto de realizar su cuarto sobrevuelo cercano a Júpiter, y el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array aquí en la Tierra, junto con el telescopio espacial Hubble en órbita, también apuntaban al gigante gaseoso. De este modo, los astrónomos pudieron ver Júpiter en diferentes longitudes de onda de luz al mismo tiempo.
Armados con datos de tres observatorios, el científico planetario de la Universidad de California en Berkeley Chris Moeckel y sus colegas sólo necesitaban averiguar qué tipos de corrientes ascendentes, descendentes y transferencia de calor podían explicar mejor lo que Juno, Hubble y ALMA vieron durante y después de la tormenta. El equipo simuló el funcionamiento interno de la atmósfera de Júpiter, lo que reveló que la enorme tormenta había agitado la atmósfera del planeta decenas de kilómetros por debajo incluso de las cubiertas de nubes más bajas.
Para entender exactamente lo que eso significa, primero tenemos que comprender una de las peculiaridades de la descripción del clima en Júpiter.
Las bandas de nubes de Júpiter -que se ven aquí en esta imagen creada por los científicos ciudadanos Gerald Eichstädt y Seán Doran, utilizando datos de la nave espacial Juno de la NASA- se extienden más de 1.600 kilómetros (1.000 millas) hacia el interior del planeta, según sugieren los estudios. (Crédito de la imagen: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Gerald Eichstädt/Seán Doran)
Es difícil medir las altitudes en la atmósfera de Júpiter, porque el planeta no tiene una superficie en el sentido habitual (hay líquido en algún lugar debajo de todas esas capas profundas de gas, pero nunca se ha medido directamente), por lo que los científicos se basan en la presión. Hay un nivel en la estratosfera media de Júpiter en el que la presión atmosférica es aproximadamente la misma que a nivel del mar aquí en la Tierra, lo que constituye una referencia útil para determinar la profundidad de la atmósfera de Júpiter. Las densas y pesadas nubes de vapor de agua donde comienzan las enormes tormentas jovianas se encuentran a unos 132 kilómetros por debajo de ese nivel, donde la presión atmosférica es unas 10 veces superior a la del nivel del mar en la Tierra.
Además, los datos de Juno sugieren que las nubes más bajas presentes durante la tormenta de principios de 2017 se alzaban varios kilómetros por debajo incluso de ese nivel – por lo tanto, en la estela de la tormenta, la atmósfera se había agitado muy, muy por debajo de las nubes.
Violentas corrientes ascendentes y granizo blando…
Las imágenes de Juno y Hubble de 2017 mostraron una poderosa corriente ascendente cerca del corazón de la tormenta, bombeando amoníaco desde las profundidades de la atmósfera de Júpiter y precipitándolo hacia arriba hasta los picos de las altísimas nubes de tormenta. Por debajo de ese penacho, Juno y Hubble vieron que la corriente ascendente había «secado» la mayor parte del amoníaco de una parte de la atmósfera de Júpiter que se extendía al menos decenas de kilómetros por debajo de la base de las nubes de tormenta.
Alrededor del punto brillante de la corriente ascendente, los datos de Juno muestran manchas más oscuras donde las corrientes descendentes transportan una mezcla de amoníaco y agua hacia las profundidades jovianas. Y, sorprendentemente, el amoníaco se adentraba en la atmósfera mucho más de lo que Moeckel y sus colegas esperaban.
Si las nubes de la tormenta de principios de 2017 solo hubieran estado lloviendo grandes gotas líquidas de amoníaco, no deberían haber sido capaces de caer muy profundamente en la atmósfera antes de que la temperatura y la presión más altas evaporaran las gotas, y el gas resultante no seguiría cayendo. El gas resultante no seguiría cayendo, sino que se quedaría ahí, formando una nueva capa de gas amoniaco. Sin embargo, según las simulaciones de Moeckel y sus colegas, el amoníaco cayó a una profundidad en la que la presión de la atmósfera de Júpiter es unas 30 veces superior a la del nivel del mar en la Tierra. Esto significa que lo más probable es que la tormenta dejara caer grandes bolas de agua y amoníaco.
Las bolas de nieve son un extraño fenómeno meteorológico en Júpiter que los astrónomos descifraron por primera vez (también a partir de los datos de Juno) hace unos años.
El amoníaco se mantiene líquido a temperaturas mucho más bajas que el agua, lo que significa que las gotas de amoníaco líquido pueden mezclarse con cristales helados de agua en las nubes de tormenta de Júpiter. La mezcla resultante es una bola de aguanieve lo bastante sólida como para mantenerse unida, pero definitivamente más pastosa que, por ejemplo, una piedra de granizo; imagínese una bola de nieve húmeda. Y las bolas de nieve que caen de una tormenta podrían caer mucho más rápido que las gotas de lluvia, por lo que llegarían mucho más lejos antes de sucumbir a la evaporación.
El resultado es que en las profundidades de la atmósfera de Júpiter hay manchas de amoníaco que cayeron en forma de bolas de lluvia de las tormentas que se desataron a decenas de kilómetros de altura, y ese amoníaco permanecerá enterrado allí hasta que la próxima gran tormenta lo saque a la superficie.
Los científicos publicaron su trabajo el 28 de marzo en la revista Science Advances.
