La Tierra y Júpiter no tienen mucho en común.
Uno es relativamente pequeño, rocoso y habitable. El otro es absolutamente enorme, carente por completo de solidez y rugiendo con tormentas colosales. Sin embargo, si observa algunas imágenes satelitales de floraciones marinas de fitoplancton aquí en la Tierra junto a imágenes de turbulencia atmosférica en los polos de Júpiter, puede ser difícil distinguirlas.
Es una similitud sorprendente, y que finalmente nos ha llevado a una respuesta sobre qué causa la espectacular turbulencia de Júpiter: la convección húmeda. Esto es cuando sube aire más cálido y menos denso, e incluso a pequeña escala, es suficiente para causar grandes ciclones en el planeta más grande de nuestro Sistema Solar.
Y, fascinantemente, se necesitó un científico del océano para hacer la conexión.
“Cuando vi la riqueza de la turbulencia alrededor de los ciclones jovianos con todos los filamentos y remolinos más pequeños, me recordó la turbulencia que ves en el océano alrededor de los remolinos”. dijo la oceanógrafa Lia Siegelman del Instituto Scripps de Oceanografía.
“Estos son especialmente evidentes en imágenes satelitales de alta resolución de floraciones de plancton, por ejemplo”.
Vórtices en la Tierra y Júpiter. (NASA OBPG OB.DAAC/GSFC/Aqua/MODISImage/Gerald Eichstädt)
Hace algún tiempo se propuso la convección húmeda como el mecanismo detrás de la turbulencia de Júpiter, pero no teníamos acceso a los datos suficientemente detallados necesarios para una confirmación. Entonces Juno llegó a la escena. Su órbita alrededor del gigante gaseoso lo llevó alrededor de los polos, permitiéndonos las primeras vistas detalladas de estas turbulentas regiones.
Allí, los científicos vieron grupos peculiares de ciclones de 5.000 kilómetros (3.100 millas) de ancho, con vórtices y filamentos de menor escala, de 100 a 1.600 kilómetros.
Juno está equipado con dos cámaras, óptica e infrarroja, con resoluciones de hasta escalas de 10 kilómetros. Siegelman y sus colegas analizaron las imágenes de Juno del polo norte del gigante gaseoso, utilizando las secuencias de imágenes ópticas para rastrear los movimientos de las nubes, lo que a su vez proporcionó estimaciones de la velocidad y dirección del viento.
Las imágenes infrarrojas les permitieron ver las temperaturas de estas imágenes; las regiones más calientes representan nubes más delgadas y las más frías representan nubes más gruesas.
Turbulencia en la Tierra y Júpiter. (NASA OBPG OB.DAAC / GSFC / Aqua / MODISImage / JPL / SwRI / MSSS / Gerald Eichstädt)
Este nivel de detalle permitió al equipo descubrir cómo se produce la turbulencia. Descubrieron que los afloramientos convectivos de aire caliente y menos denso que se elevan rápidamente desde orígenes de menos de 100 kilómetros de ancho transfieren energía hacia los ciclones gigantes, alimentándolos y sosteniéndolos. (Aunque, para ser perfectamente claros, todavía no sabemos qué hace que comiencen estos ciclones).
Este tipo de transferencia de energía no se ha observado en ningún otro planeta. Curiosamente, se asemeja a estudios idealizados de rotación rápida convección de Rayleigh-Bénard; eso es convección en la que una capa inferior horizontal de fluido se calienta y sube a la capa más fría de arriba. Esta similitud apoya el modelo de convección húmeda en los ciclones polares jovianos.
Este hallazgo comenzó con la Tierra y una extraña similitud entre nuestro planeta de origen y Júpiter. También regresa a la Tierra como un boomerang: podría proporcionar algunas ideas sobre nuestros propios procesos atmosféricos, dijeron los investigadores. Las observaciones del viento tomadas aquí en la Tierra muestran un espectro de energía cinética similar a las observaciones de Júpiter, lo que sugiere que una transferencia de energía muy similar puede estar ocurriendo en ambos planetas.
“Poder estudiar un planeta que está tan lejos y encontrar física que se aplique allí es fascinante”. Siegelman dijo. “Surge la pregunta, ¿estos procesos también son válidos para nuestro propio punto azul?”
Se necesitarán investigaciones futuras para confirmar esto, pero en última instancia podría contribuir a una mejor comprensión de nuestro planeta de origen.
La investigación del equipo ha sido publicada en Física de la naturaleza.
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