Por siglos, Los científicos han trabajado para comprender la composición de Júpiter. No es de extrañar:este misterioso planeta es, con mucho, el más grande de nuestro sistema solar, y químicamente, el pariente más cercano al sol. Comprender a Júpiter es clave para aprender más sobre cómo se formó nuestro sistema solar, e incluso sobre cómo se desarrollan otros sistemas solares.

Pero una pregunta crítica ha atormentado a los astrónomos durante generaciones:¿hay agua en las profundidades de la atmósfera de Júpiter? y de ser así, ¿Cuánto cuesta?

Gordon L. Bjoraker, un astrofísico en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, informó en un artículo reciente en el Diario astronómico que él y su equipo han acercado a la comunidad de investigación joviana a la respuesta.

Al mirar desde telescopios terrestres a longitudes de onda sensibles a la radiación térmica que se filtra desde las profundidades de la tormenta persistente de Júpiter, la Gran Mancha Roja, detectaron las firmas químicas del agua por encima de las nubes más profundas del planeta. La presión del agua los investigadores concluyeron, combinado con sus mediciones de otro gas portador de oxígeno, monóxido de carbono, implica que Júpiter tiene de 2 a 9 veces más oxígeno que el sol. Este hallazgo apoya modelos teóricos y de simulación por computadora que han predicho abundante agua (H ₂ O) en Júpiter hecho de oxígeno (O) ligado con hidrógeno molecular (H ₂ ).

La revelación fue conmovedora dado que el experimento del equipo podría haber fallado fácilmente. La Gran Mancha Roja está llena de densas nubes, lo que dificulta que la energía electromagnética escape y enseñe a los astrónomos algo sobre la química interna.

"Resulta que no son tan gruesos como para bloquear nuestra capacidad de ver profundamente, "dijo Bjoraker." Ha sido una agradable sorpresa ".

La nueva tecnología espectroscópica y la pura curiosidad le dieron al equipo un impulso para observar el interior de Júpiter, que tiene una atmósfera de miles de kilómetros de profundidad, Bjoraker dijo:"Pensamos, bien, veamos qué hay ahí fuera ".

Los datos que recopilaron Bjoraker y su equipo complementarán la información que la nave espacial Juno de la NASA está recopilando mientras gira el planeta de norte a sur una vez cada 53 días.

Entre otras cosas, Juno está buscando agua con su propio espectrómetro infrarrojo y con un radiómetro de microondas que puede sondear más profundo de lo que nadie ha visto, hasta 100 bares, o 100 veces la presión atmosférica en la superficie de la Tierra. (La altitud en Júpiter se mide en barras, que representan la presión atmosférica, como el planeta no tiene superficie, como la tierra desde el cual medir la elevación.)

Si Juno devuelve resultados de agua similares, respaldando así la técnica basada en tierra de Bjoraker, podría abrir una nueva ventana para resolver el problema del agua, dijo Amy Simon de Goddard, un experto en atmósferas planetarias.

"Si funciona, entonces tal vez podamos aplicarlo en otro lugar, como Saturno Urano o Neptuno, donde no tenemos una Juno, " ella dijo.

Juno es la última nave espacial encargada de encontrar agua, probablemente en forma de gas, en este planeta gaseoso gigante.

El agua es una molécula importante y abundante en nuestro sistema solar. Engendró vida en la Tierra y ahora lubrica muchos de sus procesos más esenciales. incluido el clima. Es un factor crítico en el clima turbulento de Júpiter, también, y para determinar si el planeta tiene un núcleo hecho de roca y hielo.

Se cree que Júpiter es el primer planeta que se formó al desviar los elementos que quedaron de la formación del Sol cuando nuestra estrella se fusionó de una nebulosa amorfa en la bola de gases ardiente que vemos hoy. Una teoría ampliamente aceptada hasta hace varias décadas era que Júpiter era idéntica en composición al Sol; una bola de hidrógeno con un toque de helio, todo gas, sin núcleo.

Pero cada vez hay más pruebas de que Júpiter tiene un núcleo, posiblemente 10 veces la masa de la Tierra. La nave espacial que visitó anteriormente el planeta encontró evidencia química de que formó un núcleo de roca y hielo de agua antes de mezclarse con los gases de la nebulosa solar para formar su atmósfera. La forma en que la gravedad de Júpiter tira de Juno también apoya esta teoría. Incluso hay relámpagos y truenos en el planeta fenómenos alimentados por la humedad.

"Las lunas que orbitan a Júpiter son principalmente agua helada, para que todo el barrio tenga agua en abundancia, "dijo Bjoraker." ¿Por qué el planeta, que es este enorme pozo de gravedad, donde todo cae en él, sea rico en agua, ¿también?"

La cuestión del agua ha dejado perplejos a los científicos planetarios; prácticamente cada vez que se materializa evidencia de H2O, algo sucede que los disuadió del olor. Un ejemplo favorito entre los expertos en Júpiter es la nave espacial Galileo de la NASA, que lanzó una sonda a la atmósfera en 1995 que terminó en una región inusualmente seca. "Es como enviar una sonda a la Tierra, aterrizando en el desierto de Mojave, y concluyendo que la tierra está seca, "señaló Bjoraker.

En su búsqueda de agua, Bjoraker y su equipo utilizaron datos de radiación recopilados de la cumbre de Maunakea en Hawai en 2017. Se basaron en el telescopio infrarrojo más sensible de la Tierra en el W.M. Observatorio Keck, y también en un nuevo instrumento que puede detectar una gama más amplia de gases en la Instalación del Telescopio Infrarrojo de la NASA.

La idea era analizar la energía luminosa emitida a través de las nubes de Júpiter para identificar las altitudes de sus capas de nubes. Esto ayudaría a los científicos a determinar la temperatura y otras condiciones que influyen en los tipos de gases que pueden sobrevivir en esas regiones.

Los expertos en atmósfera planetaria esperan que haya tres capas de nubes en Júpiter:una capa inferior hecha de agua helada y agua líquida, una intermedia hecha de amoniaco y azufre, y una capa superior de amoniaco.

Para confirmar esto a través de observaciones terrestres, El equipo de Bjoraker analizó las longitudes de onda en el rango de luz infrarroja donde la mayoría de los gases no absorben calor. permitiendo que las firmas químicas se filtren. Específicamente, analizaron los patrones de absorción de una forma de gas metano. Debido a que Júpiter es demasiado cálido para que el metano se congele, su abundancia no debería cambiar de un lugar a otro del planeta.

"Si ve que la fuerza de las líneas de metano varía del interior al exterior de la Gran Mancha Roja, no es porque haya más metano aquí que allá, "dijo Bjoraker, "es porque las hay más gruesas, nubes profundas que bloquean la radiación en la Gran Mancha Roja ".

El equipo de Bjoraker encontró evidencia de las tres capas de nubes en la Gran Mancha Roja, apoyando modelos anteriores. La capa de nubes más profunda está a 5 bares, el equipo concluyó, justo donde la temperatura alcanza el punto de congelación del agua, dijo Bjoraker, "Así que digo que es muy probable que encontremos una nube de agua". La ubicación de la nube de agua, más la cantidad de monóxido de carbono que los investigadores identificaron en Júpiter, confirma que Júpiter es rico en oxígeno y, por lo tanto, agua.

La técnica de Bjoraker ahora debe probarse en otras partes de Júpiter para obtener una imagen completa de la abundancia global de agua. y sus datos cuadraron con los hallazgos de Juno.

"La abundancia de agua de Júpiter nos dirá mucho sobre cómo se formó el planeta gigante, pero solo si podemos averiguar cuánta agua hay en todo el planeta, "dijo Steven M. Levin, un científico del proyecto Juno en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, Calif.