Las tormentas en Júpiter registran procesos similares a los de la Tierra

Sistema de nubes en el hemisferio norte de Júpiter fotografiado por la nave espacial Juno. -NASA

MADRID, 6 de junio (EUROPA PRESS)-

Las tormentas que estallan en las regiones polares del planeta Júpiter Están impulsados ​​por procesos conocidos por los físicos que estudian los océanos y la atmósfera de la Tierra.

Así lo demuestra una nueva investigación dirigida por Lia Siegelman, oceanógrafa física del Instituto Scripps de Oceanografía, Universidad de California, San Diego. Estas similitudes podrían incluso ayudar a facilitar una mejor comprensión de estos procesos en la Tierra.

Siegelman estableció por primera vez la conexión entre nuestro planeta y el gigante gaseoso en 2018, cuando notó una sorprendente similitud entre las imágenes de los ciclones masivos de Júpiter y las turbulencias oceánicas que estaba estudiando. Para un físico, tanto el aire como el agua se consideran fluidos, por lo que aplicar la física oceánica a Júpiter no es tan descabellado como podría parecer, dijo Siegelman. es una declaración. «Júpiter es básicamente un océano de gas».

Esta observación inicial llevó a Siegelman a ser coautor de un estudio de 2022 publicado en Nature Physics que analizó imágenes infrarrojas de alta resolución de los ciclones de Júpiter tomadas por la nave espacial Juno de la NASA. El análisis reveló que un tipo de convección similar a la que se observa en la Tierra ayuda a mantener las tormentas de Júpiter, que pueden tener miles de kilómetros de ancho y durar años.

El estudio de 2022 se centró directamente en los ciclones de Júpiter, pero Siegelman también vio finos zarcillos, conocidos por los investigadores como filamentos, en los espacios entre los vórtices de gas. Estos filamentos también tenían análogos terrestres, y Siegelman utilizó las imágenes detalladas de Juno para estudiar si esta similitud con los procesos oceánicos y atmosféricos de nuestro planeta era meramente superficial.

Publicado en Física Natural, el estudio de seguimiento de Siegelman encuentra similitudes adicionales entre los procesos que impulsan los ciclones de Júpiter y los que operan en la Tierra. El estudio muestra que los filamentos entre los ciclones de Júpiter trabajan junto con la convección para promover y sostener las tormentas gigantes del planeta. Específicamente, los filamentos de Júpiter actúan de manera similar a lo que los oceanógrafos y meteorólogos llaman frentes en la Tierra.

OBJETO DE DEBATE

Los frentes se analizan a menudo en los pronósticos meteorológicos (frentes fríos o frentes de tormenta, por ejemplo), pero se aplican tanto a gases como a líquidos. Un frente es el límite entre masas de gas o líquido con diferentes densidades debido a diferencias en propiedades como la temperatura. En el océano, los frentes también pueden deberse a diferencias de salinidad, que influyen en la densidad del agua de mar junto con la temperatura. Una característica fundamental de los frentes es que Sus bordes de ataque tienen fuertes velocidades verticales que pueden crear vientos o corrientes.

Para intentar comprender el papel de los filamentos que podía ver claramente entre los ciclones de Júpiter en las imágenes de Juno, Siegelman examinó una serie de imágenes infrarrojas de Juno. El lote de imágenes procedía de la región del polo norte de Júpiter. y fueron tomadas en incrementos de 30 segundos.

El hecho de que las imágenes fueran en infrarrojo permitió a Siegelman y su coautor Patrice Klein, del Jet Propulsion Laboratory de la NASA, el Instituto de Tecnología de California y la Facultad de Normalidad, calcular la temperatura: las áreas brillantes eran más calientes y las áreas oscuras, más frías. En Júpiter, las partes más calientes de la atmósfera corresponden a nubes delgadas y las partes más frías representan una espesa capa de nubes. que bloquea más calor del núcleo sobrecalentado de Júpiter. Luego, los investigadores rastrearon el movimiento de las nubes y los filamentos en los intervalos de 30 segundos que separaban las fotografías para calcular la velocidad del viento horizontal.

Estos dos puntos de datos permitieron a Siegelman y Klein aplicar métodos de las ciencias oceánicas y atmosféricas a Júpiter, permitiéndoles calcular velocidades del viento vertical que corresponderían a las temperaturas y velocidades del viento horizontal que los investigadores derivaron de las imágenes. Después de que el equipo calculó la velocidad del viento vertical, Pudieron ver que los filamentos de Júpiter se comportaban en realidad como frentes de la Tierra.

Estas velocidades verticales del viento en los bordes de los frentes de Júpiter también significaban que los frentes participaban en el transporte de energía en forma de calor desde el interior caliente del planeta a la atmósfera superior, impulsando los ciclones gigantes. Aunque la convección es el principal impulsor, los frentes Representan una cuarta parte de la energía cinética total que impulsa los ciclones de Júpiter. y el cuarenta por ciento del transporte vertical de calor.

«Estos ciclones en los polos de Júpiter han persistido desde que fueron observados por primera vez en 2016», dijo Siegelman. «Estos filamentos entre los grandes vórtices son relativamente pequeños, pero son un mecanismo importante para sostener los ciclones. Es fascinante que los frentes y la convección estén presentes e influyan en la Tierra y Júpiter; sugiere que estos procesos «También pueden estar presentes en otros cuerpos fluidos turbulentos del universo».

Siegelman también dijo que la escala masiva de Júpiter y las imágenes de alta resolución de Juno podrían permitir una visión más clara de las formas en que los fenómenos de menor escala, como los frentes, se conectan con los de mayor escala, como los ciclones y la atmósfera en general. Estas conexiones suelen ser difíciles de observar en la Tierra, donde son mucho más pequeñas y efímeras. Sin embargo, añadió, ya está listo un nuevo satélite tan esperado, conocido por los investigadores como SWOT. para hacer que este tipo de fenómenos oceánicos sean mucho más fáciles de observar.

«Hay una cierta belleza cósmica en descubrir que estos mecanismos físicos en la Tierra existen en otros planetas distantes», dijo Siegelman.