Descubren una nueva corriente en chorro en la atmósfera de Júpiter
El Grupo de Ciencias Planetarias de la Universidad de Bilbao lidera el hallazgo que ha realizado un equipo internacional a partir del análisis de observaciones obtenidas por el telescopio espacial James Webb. La corriente en chorro en la atmósfera de Júpiter, que había pasado desapercibida durante décadas, está ofreciendo información sobre cómo interactúan entre sí las capas de la famosa atmósfera turbulenta de Júpiter, y de cómo Webb es excepcionalmente capaz de detectar esas características
El telescopio espacial James Webb de la NASA ha descubierto una nueva característica nunca antes vista en la atmósfera de Júpiter. La corriente en chorro de alta velocidad, la cual se extiende por más de 4 800 kilómetros (3.000 millas) de ancho, se encuentra sobre el ecuador de Júpiter, por encima de las principales cubiertas de nubes. El descubrimiento de este chorro está ofreciendo información sobre cómo interactúan entre sí las capas de la famosa atmósfera turbulenta de Júpiter, y de cómo Webb es excepcionalmente capaz de detectar esas características.
«Esto es algo que nos ha tomado por total sorpresa», dijo Ricardo Hueso, del Grupo de Ciencias Planetarias de la Universidad del País Vasco en Bilbao, autor principal del artículo que describe los hallazgos, publicado recientemente en Nature Astronomy. «Lo que siempre hemos visto como neblinas borrosas en la atmósfera de Júpiter ahora aparecen como características nítidas que podemos rastrear junto con la rápida rotación del planeta».
El equipo de investigación analizó datos de la cámara de infrarrojo cercano de Webb (NIRCam, por sus siglas en inglés) captados en julio de 2022. El programa de Primeras Observaciones Científicas —dirigido conjuntamente por Imke de Pater, de la Universidad de California en Berkeley, y Thierry Fouchet, del Observatorio de París— fue diseñado para tomar imágenes de Júpiter con 10 horas de diferencia, o un día de Júpiter, en cuatro filtros diferentes, cada uno de ellos capaz de detectar los cambios en pequeñas características a diferentes altitudes de la atmósfera de Júpiter.
Esta imagen de Júpiter tomada por la cámara de infrarrojo cercano del Webb muestra los impresionantes detalles del majestuoso planeta en luz infrarroja. Imagen: NASA, ESA, CSA
La mirada de Webb llega mucho más allá
«Aunque varios telescopios terrestres, naves espaciales como Juno y Cassini de la NASA y el telescopio espacial Hubble de la NASA han observado los cambiantes patrones meteorológicos del sistema joviano, Webb ya ha proporcionado nuevos hallazgos sobre los anillos, los satélites y la atmósfera de Júpiter», señaló de Pater.
Si bien Júpiter es diferente de la Tierra en muchos aspectos —Júpiter es un gigante gaseoso, mientras que la Tierra es un mundo rocoso y templado—, ambos planetas tienen una atmósfera en capas. Las longitudes de onda de luz infrarroja, visible, de radio y ultravioleta observadas por estas otras misiones detectan las capas más bajas y profundas de la atmósfera del planeta, donde residen tormentas gigantes y nubes de hielo de amoníaco.
Por otro lado, la mirada de Webb más lejos en el infrarrojo cercano que antes es sensible a las capas de mayor altitud de la atmósfera, a unos 25 a 50 kilómetros por encima de la cima de las nubes de Júpiter. En las imágenes del infrarrojo cercano, las brumas a gran altitud suelen aparecer borrosas, con un mayor brillo sobre la región ecuatorial. Con Webb, los detalles más finos se resuelven dentro de la brillante banda brumosa.
La corriente en chorro recién descubierta viaja a unos 515 kilómetros por hora, el doble de la velocidad a la que viajan los vientos sostenidos de un huracán de categoría 5 en la Tierra. Se encuentra a unos 40 kilómetros por encima de las nubes, en la estratosfera baja de Júpiter. Al comparar los vientos observados por Webb a gran altura con los vientos observados en capas más profundas desde Hubble, el equipo de investigadores pudo medir las variaciones de la velocidad de los vientos con respecto a la altitud y obtener la cortante de los vientos.
Los científicos utilizaron Webb para identificar las velocidades del viento en diferentes capas de la atmósfera de Júpiter, con el fin de aislar el chorro de alta velocidad. Imagen: NASA, ESA, CSA
Observaciones complementarias con Hubble
Si bien la exquisita resolución y cobertura de longitudes de onda de Webb permitieron la detección de pequeñas características de las nubes utilizadas para rastrear el chorro, las observaciones complementarias de Hubble (Programa de Observación General 16913) tomadas un día después de las observaciones de Webb también fueron cruciales para determinar el estado base de la atmósfera ecuatorial de Júpiter y observar el desarrollo de tormentas convectivas no conectadas al chorro en el ecuador de Júpiter.»Sabíamos que las diferentes longitudes de onda de Webb y Hubble revelarían la estructura tridimensional de las nubes de tormenta, pero también pudimos usar la sincronización de los datos para ver a qué velocidad se desarrollan las tormentas», añadió Michael Wong, de la Universidad de California en Berkeley y miembro del equipo. Los investigadores esperan observaciones adicionales de Júpiter con Webb para determinar si la velocidad y la altitud del chorro cambian con el tiempo.
«Júpiter tiene un patrón complicado pero repetible de vientos y temperaturas en su estratosfera ecuatorial, muy por encima de los vientos en las nubes y las brumas que fueron medidos en estas longitudes de onda», explicó Leigh Fletcher, de la Universidad de Leicester en el Reino Unido y miembro del equipo. «Si la fuerza de este nuevo chorro está conectada a este patrón estratosférico oscilante, podríamos esperar que el chorro varíe considerablemente en los próximos dos a cuatro años. Será realmente emocionante poner a prueba esta teoría en los próximos años».
«Me parece maravilloso que, después de años de rastrear las nubes y los vientos de Júpiter desde numerosos observatorios, todavía tengamos más que aprender sobre Júpiter, y que características como este chorro permanecieron ocultas a la vista hasta que se obtuvieron estas nuevas imágenes de NIRCam en 2022», continuó Fletcher.
Un fenómeno universal en Gigantes Gaseosos
En el estudio publicado en Nature Astronomy se compara este nuevo jet de Júpiter con la estructura de la corriente en chorro ecuatorial del gigante gaseoso Saturno, donde el Grupo de Ciencias Planetarias de la UPV/EHU encontró en el año 2009 una estructura de vientos muy parecida a la revelada ahora en Júpiter, y descubierta en Saturno gracias a observaciones realizadas por la nave Cassini de la NASA.
En ambos planetas, existe un jet ecuatorial rápido y estrecho a una altura de unos 200 mbar, trazado por el rápido movimiento de nieblas ecuatoriales. Tanto en Júpiter como en Saturno, los jets ecuatoriales elevados pueden estar relacionados con variaciones globales de temperatura que ocurren en las atmósferas de estos planetas de manera cíclica cada pocos años, pero que se pensaba estaban limitadas en altura en niveles de la estratosfera a alturas de 30-150 km por encima del nivel de la nueva corriente en chorro ecuatorial.
Si el nuevo jet de Júpiter está relacionado con estas oscilaciones de temperatura de la atmósfera superior, entonces la corriente en chorro ecuatorial debería tener una intensidad variable tanto en Júpiter como en Saturno, y además en niveles mucho más profundos de lo que pueden explicar los modelos atmosféricos existentes. Estos intrigantes fenómenos se producen cerca de la tropopausa de Júpiter y Saturno, exactamente allí donde la dinámica atmosférica cambia por el efecto de desvanecimiento de las fuerzas de Coriolis, y donde las propiedades térmicas de la atmósfera cambian drásticamente. Las futuras observaciones del JWST tanto de Júpiter como de Saturno pueden arrojar nueva luz sobre estos fenómenos.
*Referencia:
Ricardo Hueso et al. An intense narrow equatorial jet in Jupiter’s lower stratosphere observed by JWST. Nature Astronomy (2023)
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