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La nave espacial Juno de la NASA revela lo que está sucediendo en las profundidades de los cinturones de colores de Júpiter

Impresión artística basada en una imagen de JunoCam de Júpiter adquirida el 21 de julio de 2021. Mejorada para resaltar las características, las nubes, los colores y la belleza de Júpiter. Créditos de imagen: NASA / SwRI / MSSS / TanyaOleksuik © CC NC SA

Lister estudio de datos capturados en órbita a su alrededor Júpiter Ha revelado nuevos conocimientos sobre lo que está sucediendo en las profundidades de las distintivas y coloridas bandas del gigante gaseoso.

Datos tomados del radiómetro de microondas NASALa nave espacial Juno muestra que el patrón del contorno de Júpiter se extiende profundamente debajo de las nubes, y que la apariencia de los cinturones y regiones de Júpiter se refleja cerca de la base de agua de las nubes. La luz de microondas permite a los científicos planetarios mirar profundamente debajo de las coloridas nubes de Júpiter para comprender el tiempo y el clima en las capas más cálidas, más oscuras y más profundas.

A altitudes de menos de cinco bares de presión (o aproximadamente cinco veces la presión atmosférica promedio en la Tierra), los cinturones del planeta brillan intensamente con la luz de microondas, mientras que las regiones están oscuras. Pero todo cambia a presiones más altas, en altitudes superiores a 10 bares, lo que permite a los científicos vislumbrar una reversión meteorológica y circulatoria inesperada.

Gran mancha roja de PJ18

Gran Mancha Roja de Júpiter en PJ18 (2019), aparecen grandes copos de materia roja al oeste (izquierda) del vórtice. Créditos de imagen: NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Kevin M. Gill

El Dr. Lee Fletcher, profesor asociado de ciencias planetarias en la Universidad de Leicester y co-científico de la misión Juno, es el autor principal del estudio, que se publica en Revista de investigación geofísica planetaria. Él dijo:

«Uno de los objetivos principales de Juno era mirar bajo la cubierta de la atmósfera nublada de Júpiter, sondeando sus capas profundas y ocultas.

Nuestro estudio mostró que estas bandas de colores son solo la ‘parte superior del iceberg’, y que las bandas de latitudes medias no solo se extienden más profundamente, sino que parecen cambiar su naturaleza a medida que avanzas cuesta abajo.

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«Solíamos llamar a la zona de transición Juveclean, y su detección solo fue posible con el instrumento de microondas de Juno «.

Los cinturones y regiones de Júpiter observados con luz de microondas

Los cinturones y regiones de Júpiter observados con luz de microondas, en comparación con los colores de las cimas de las nubes (izquierda) y los vientos sobre las cimas de las nubes (derecha). Se muestran dos longitudes de onda de luz de microondas, una detectando alturas por encima de la nube de agua y la otra detectando por debajo de las nubes de agua. Créditos de imagen: NASA / JPL / SwRI / University of Leicester

Entre las características más notables de Júpiter está la aparición de bandas distintivas. Los científicos planetarios llaman bandas de luz blanca RegionesY los mas oscuros son rojizos cinturones. Los vientos de Júpiter giran en la dirección opuesta, este y oeste, a lo largo de los bordes de estas franjas de colores. La pregunta principal es si esta estructura se limita a las cimas de las nubes del planeta o si los cinturones y regiones persisten con una profundidad creciente.

Investigar este fenómeno es uno de los objetivos principales de la misión Juno de la NASA, y la nave lleva un radiómetro de microondas especialmente diseñado para medir las emisiones de las profundidades del planeta más grande del sistema solar por primera vez.

El equipo de Juno utiliza datos de esta herramienta para examinar la naturaleza de los cinturones y las regiones al profundizar en la atmósfera joviana de lo que era posible anteriormente.

El radiómetro de microondas de Juno funciona en seis canales con longitudes de onda que van de 1,4 cm a 50 cm. Esto le permite a Juno examinar la atmósfera a presiones que comienzan en la parte superior de la atmósfera cerca de 0,6 bar hasta presiones superiores a 100 bar y una profundidad de unos 250 km. .

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En la cima de las nubes, los cinturones de Júpiter aparecen brillantes con emisión de microondas, mientras que las regiones permanecen oscuras. La emisión de microondas brillante significa temperaturas atmosféricas más cálidas o ausencia de gas amoniaco, que es un fuerte absorbedor de luz de microondas.

Esta composición dura hasta aproximadamente cinco compases. Y a presiones superiores a 10 barras, el patrón se invierte, las áreas se vuelven brillantes de microondas y la banda se oscurece. Entonces, los científicos piensan que algo, ya sean las temperaturas físicas o la abundancia de amoníaco, debe cambiar con la profundidad.

El Dr. Fletcher describe esta zona de transición entre cinco y diez bandas jovicline, en comparación con la zona térmica de los océanos de la Tierra, en la que el agua de mar cambia bruscamente de relativamente cálida a relativamente fría. Los investigadores señalan que la joviclina corresponde aproximadamente a la capa atmosférica estable resultante de la condensación del agua.

Scott Bolton del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA (Laboratorio de propulsión a chorro), es el investigador principal (PI) de la misión Juno. Él dijo:

«Estos asombrosos resultados proporcionan un primer vistazo de cómo las famosas regiones y cinturones de Júpiter han evolucionado en profundidad, revelando el poder de sondear la atmósfera del planeta gigante en tres dimensiones».

Hay dos posibles mecanismos que podrían ser responsables del cambio de brillo, y cada uno implica diferentes conclusiones físicas.

Un mecanismo se relaciona con la distribución de gas amoniaco dentro de cinturones y regiones. El amoníaco es opaco para las microondas, lo que significa que un área con relativamente menos amoníaco brillará más en las observaciones de Juno. Este mecanismo podría involucrar un sistema apilado de células circulatorias opuestas, similar a patrones en los trópicos y latitudes medias de la Tierra.

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Estos patrones de circulación proporcionarían un hundimiento del cinturón a poca profundidad y un ascenso del cinturón a niveles más profundos, o fuertes tormentas y lluvia, que moverían el gas amoniaco de un lugar a otro.

Otra posibilidad es que el gradiente de emisión corresponda a un gradiente de temperatura, con temperaturas más altas que conduzcan a una mayor emisión de microondas.

Las temperaturas y los vientos están correlacionados, por lo que si este escenario es correcto, los vientos de Júpiter podrían aumentar en las profundidades de las nubes hasta llegar a la línea jovicline, antes de caer a la atmósfera más profunda, algo que también sugirió la sonda Galileo de la NASA en 1995, que midió la velocidad del viento. cuando descendí bajo el dosel para tirar de Júpiter.

Un escenario posible es que ambos mecanismos operen simultáneamente, cada uno contribuyendo con una parte de la variación de brillo observada. Ha comenzado la carrera para comprender por qué la rotación de Júpiter se comporta de esta manera y si esto se aplica a los otros planetas gigantes de nuestro sistema solar.

‘Las discrepancias moderadas de cinturón / zona de Júpiter detectadas en profundidad por Juno Microwave Observations’ se ha publicado en Revista de investigación geofísica planetaria.

Los científicos de la Universidad de Leicester han sido miembros del equipo de Juno durante su misión principal de 5 años, orbitando el gigante gaseoso. A principios de este año, los investigadores de Leicester revelaron una solución a la crisis energética de Júpiter, trabajando con colegas de la Agencia Espacial de Japón (JSA).JAXA), La Universidad de Boston, el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA y el Instituto Nacional de Tecnología de la Información y las Comunicaciones (NICT).

Su investigación ha sido publicada en naturaleza temperamental, que la aurora boreal de Júpiter es responsable de proporcionar el calentamiento global, a pesar de que cubre solo menos del 10% del área del planeta.

Los astrónomos y científicos planetarios de Leicester también están listos para liderar las observaciones de Júpiter desde el futuro. Telescopio espacial James Webby está desempeñando un papel de liderazgo tanto en ciencia como en instrumentación para la Agencia Espacial Europea (ESA) Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE), cuyo lanzamiento está previsto para 2022.

Referencia: «Anisotropía moderada de la región / cinturón de Júpiter detectada en profundidad por observaciones de microondas de Juno» por L.N. Fletcher, F.A. Oyafuso, M. Allison, A. Ingersoll, L. Li, Y. Kaspi, E. Galanti, M.H. Wong, G.S. Orton, K. Duer, Z. Zhang, C. Li, T. Guillot, SM Levin y S. Bolton, 28 de octubre de 2021, Revista de investigación geofísica planetaria.
doi: 10.1029 / 2021JE006858