Usando el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), que tiene como socio el Observatorio Europeo Austral (ESO), un equipo de astrónomos ha medido directamente los vientos en la atmósfera media de Júpiter por primera vez. Al analizar las secuelas de la colisión de un cometa de la década de 1990, los investigadores han revelado vientos increíblemente poderosos, con velocidades de hasta 1.450 kilómetros por hora, cerca de los polos de Júpiter. Podrían representar lo que el equipo ha descrito como una «bestia meteorológica única en nuestro sistema solar«.
Júpiter es famoso por sus distintivas bandas rojas y blancas, nubes arremolinadas de gas en movimiento que los astrónomos usan tradicionalmente para rastrear los vientos en la atmósfera inferior de Júpiter. Los astrónomos también han visto, cerca de los polos de Júpiter, los vívidos resplandores conocidos como auroras, que parecen estar asociados con fuertes vientos en la atmósfera superior del planeta. Pero hasta ahora, los investigadores nunca habían podido medir directamente los patrones de viento entre estas dos capas atmosféricas, en la estratosfera.
Los investigadores han rastreado moléculas de cianuro de hidrógeno para medir directamente los chorros estratosféricos en Júpiter
Medir la velocidad del viento en la estratosfera de Júpiter utilizando técnicas de seguimiento de nubes es imposible debido a la ausencia de nubes en esta parte de la atmósfera. Sin embargo, los astrónomos recibieron una ayuda de medición alternativa en la forma del cometa Shoemaker-Levy 9, que chocó con el gigante gaseoso de manera espectacular en 1994. Este impacto produjo nuevas moléculas en la estratosfera de Júpiter, donde se han estado moviendo con los vientos desde entonces.
Un equipo de astrónomos, dirigido por Thibault Cavalié del Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux en Francia, ha rastreado una de estas moléculas, cianuro de hidrógeno, para medir directamente los chorros estratosféricos en Júpiter. Los científicos usan la palabra «chorros» para referirse a bandas estrechas de viento en la atmósfera, como las corrientes de chorro de la Tierra.
“El resultado más espectacular es la presencia de chorros fuertes, con velocidades de hasta 400 metros por segundo, que se ubican bajo las auroras cerca de los polos”, comenta Cavalié. Estas velocidades del viento, equivalentes a unos 1.450 kilómetros por hora, son más del doble de las velocidades máximas de tormenta alcanzadas en la Gran Mancha Roja de Júpiter y más de tres veces la velocidad del viento medida en los tornados más potentes de la Tierra.
«Una verdadera sorpresa«
«Nuestra detección indica que estos chorros podrían comportarse como un vórtice gigante con un diámetro de hasta cuatro veces el de la Tierra y unos 900 kilómetros de altura«, explica el coautor Bilal Benmahi, también del Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux. «Un vórtice de este tamaño sería una bestia meteorológica única en nuestro sistema solar«, agrega Cavalié.
Los astrónomos eran conscientes de los fuertes vientos cerca de los polos de Júpiter, pero mucho más arriba en la atmósfera, cientos de kilómetros por encima del área de enfoque del nuevo estudio, que se publica hoy en Astronomy & Astrophysics. Estudios anteriores predijeron que estos vientos de la atmósfera superior disminuirían en velocidad y desaparecerían mucho antes de llegar a la estratosfera. «Los nuevos datos de ALMA nos dicen lo contrario«, asegura Cavalié, y agrega que encontrar estos fuertes vientos estratosféricos cerca de los polos de Júpiter fue una «verdadera sorpresa«.
El equipo utilizó 42 de las 66 antenas de alta precisión de ALMA, ubicadas en el desierto de Atacama en el norte de Chile, para analizar las moléculas de cianuro de hidrógeno que se han estado moviendo en la estratosfera de Júpiter desde el impacto de Shoemaker-Levy 9. Los datos de ALMA les permitieron medir el desplazamiento Doppler, pequeños cambios en la frecuencia de la radiación emitida por las moléculas, causada por los vientos en esta región del planeta. «Al medir este cambio, pudimos deducir la velocidad de los vientos de manera muy similar a como se puede inferir la velocidad de un tren que pasa por el cambio en la frecuencia de su alarma de paso«, explica el coautor del estudio Vincent Hue, científico planetario que trabaja en el Southwest Research Institute de EE.UU.
Los fuertes vientos del ecuador de Júpiter tienen velocidades medias de 600 kilómetros por hora
Además de los sorprendentes vientos polares, el equipo también utilizó ALMA para confirmar la existencia de fuertes vientos estratosféricos alrededor del ecuador del planeta, y pudieron medir directamente su velocidad por primera vez. Los chorros avistados en esta parte del planeta tienen velocidades medias de unos 600 kilómetros por hora.
Las observaciones de ALMA necesarias para rastrear los vientos estratosféricos tanto en los polos como en el ecuador de Júpiter tomaron menos de 30 minutos de tiempo de telescopio. «Los altos niveles de detalle que logramos en este corto tiempo realmente demuestran el poder de las observaciones de ALMA«, comenta Thomas Greathouse, científico del Southwest Research Institute en Estados Unidos y coautor del estudio. «Me sorprende ver la primera medición directa de estos vientos«.
«Estos resultados de ALMA abren una nueva ventana para el estudio de las regiones aurorales de Júpiter, lo que fue realmente inesperado hace unos meses«, según Cavalié. «También prepararon el escenario para que la misión JUICE y su instrumento de ondas submilimétricas realicen mediciones similares pero más extensas«, agrega Greathouse, refiriéndose al JUpiter ICy moons Explorer de la Agencia Espacial Europea, que se espera se lance al espacio el próximo año.
Esta investigación se presenta en el artículo «Primera medición directa de chorros aurorales y ecuatoriales en la estratosfera de Júpiter» publicado hoy en Astronomy & Astrophysics.
