Las nubes de tormenta arraigadas profundamente en la atmósfera de Júpiter están afectando las zonas blancas y los cinturones de colores del planeta, creando perturbaciones en su flujo e incluso cambiando su color.

Gracias a las observaciones coordinadas del planeta en enero de 2017 por seis telescopios ópticos y radiotelescopios terrestres y el telescopio espacial Hubble de la NASA, una Universidad de California, Berkeley, La astrónoma y sus colegas han podido rastrear los efectos de estas tormentas, visibles como columnas brillantes sobre las nubes de hielo de amoníaco del planeta, en los cinturones en los que aparecen.

En última instancia, las observaciones ayudarán a los científicos planetarios a comprender la compleja dinámica atmosférica en Júpiter, cuales, con su Gran Mancha Roja y colorido, capas de bandas en forma de pastel, que sea uno de los planetas gaseosos gigantes más hermosos y cambiantes del sistema solar.

Una de esas columnas fue notada por el astrónomo aficionado Phil Miles en Australia unos días antes de las primeras observaciones del Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) en Chile. y las fotos capturadas una semana después por Hubble mostraron que la columna había generado una segunda columna y dejado una perturbación corriente abajo en la banda de nubes. el Cinturón Ecuatorial Sur. Las columnas ascendentes luego interactuaron con los poderosos vientos de Júpiter, que extendía las nubes al este y al oeste desde su punto de origen.

Tres meses antes, Se observaron cuatro puntos brillantes ligeramente al norte del Cinturón Ecuatorial Norte. Aunque esas plumas habían desaparecido en 2017, desde entonces el cinturón se había ensanchado hacia el norte, y su borde norte había cambiado de color de blanco a marrón anaranjado.

"Si estas columnas son vigorosas y continúan teniendo eventos convectivos, pueden perturbar una de estas bandas enteras con el tiempo, aunque puede llevar algunos meses, "dijo el líder del estudio Imke de Pater, profesor emérita de astronomía de UC Berkeley. "Con estas observaciones, vemos una pluma en progreso y las secuelas de las otras ".

El análisis de las columnas apoya la teoría de que se originan a unos 80 kilómetros por debajo de las cimas de las nubes en un lugar dominado por nubes de agua líquida. Se ha aceptado un artículo que describe los resultados para su publicación en el Diario astronómico y ahora está en línea.

En la estratosfera

La atmósfera de Júpiter es principalmente hidrógeno y helio, con trazas de metano, amoníaco, sulfuro de hidrógeno y agua. La capa de nubes más alta está formada por hielo de amoníaco y comprende los cinturones marrones y las zonas blancas que vemos a simple vista. Debajo de esta capa de nube externa se encuentra una capa de partículas sólidas de hidrosulfuro de amonio. Más profundo aún a unos 80 kilómetros por debajo de la capa superior de nubes, es una capa de gotas de agua líquida.

Las nubes de tormenta que de Pater y su equipo estudiaron aparecen en los cinturones y zonas como columnas brillantes y se comportan de manera muy similar a las nubes cumulonimbus que preceden a las tormentas en la Tierra. Las nubes de tormenta de Júpiter, como los de la Tierra, a menudo van acompañadas de relámpagos.

Las observaciones ópticas no pueden ver debajo de las nubes de amoníaco, sin embargo, así que De Pater y su equipo han estado investigando más profundamente con radiotelescopios, incluyendo ALMA y también el Very Large Array (VLA) en Nuevo México, que es operado por el Observatorio Nacional de Radioastronomía, financiado por la Fundación Nacional de Ciencias.

Las primeras observaciones de Júpiter de la matriz ALMA se realizaron entre el 3 y el 5 de enero de 2017, unos días después de que una de estas brillantes columnas fuera vista por astrónomos aficionados en el Cinturón Ecuatorial Sur del planeta. Una semana después, Hubble, el VLA, el Géminis, Los observatorios Keck y Subaru en Hawái y el Very Large Telescope (VLT) en Chile capturaron imágenes en el visible, rangos de radio e infrarrojos medios.

De Pater combinó las observaciones de radio de ALMA con los otros datos, se centró específicamente en la tormenta recién preparada a medida que atravesaba las nubes de hielo de amoníaco de la cubierta superior.

Los datos mostraron que estas nubes de tormenta alcanzaron la altura de la tropopausa, la parte más fría de la atmósfera, donde se esparcieron de manera muy similar a las nubes cumulonimbus en forma de yunque que generan relámpagos y truenos en la Tierra.

"Nuestras observaciones de ALMA son las primeras en mostrar que se producen altas concentraciones de gas amoniaco durante una erupción energética, "Dijo De Pater.

Las observaciones son consistentes con una teoría, llamado convección húmeda, sobre cómo se forman estas plumas. Según esta teoría, la convección trae una mezcla de amoníaco y vapor de agua lo suficientemente alta (unos 80 kilómetros por debajo de las cimas de las nubes) para que el agua se condense en gotas líquidas. El agua de condensación libera calor que expande la nube y la impulsa rápidamente hacia arriba a través de otras capas de nubes. finalmente rompiendo las nubes de hielo de amoníaco en la parte superior de la atmósfera.

El impulso de la pluma lleva la nube de amoníaco superenfriada por encima de las nubes de hielo de amoníaco existentes hasta que el amoníaco se congela. creando un brillante, penacho blanco que se destaca sobre las bandas de colores que rodean a Júpiter.

"Tuvimos mucha suerte con estos datos, porque fueron tomadas solo unos días después de que astrónomos aficionados encontraran una columna brillante en el Cinturón Ecuatorial Sur, "dijo De Pater." Con ALMA, observamos todo el planeta y vimos ese penacho, y dado que ALMA explora por debajo de las capas de nubes, de hecho, podíamos ver lo que estaba sucediendo debajo de las nubes de amoníaco ".

Hubble tomó imágenes una semana después de ALMA y capturó dos puntos brillantes separados, lo que sugiere que las columnas se originan en la misma fuente y son llevadas hacia el este por la corriente en chorro de gran altitud, lo que conduce a las grandes perturbaciones que se ven en el cinturón.

Casualmente, tres meses antes, Se habían observado penachos brillantes al norte del Cinturón Ecuatorial Norte. Las observaciones de enero de 2017 mostraron que ese cinturón se había expandido en ancho, y la banda donde se habían visto las plumas por primera vez cambió de blanco a naranja. De Pater sospecha que la expansión hacia el norte del Cinturón Ecuatorial Norte es el resultado del gas de las columnas agotadas de amoníaco que regresan a la atmósfera más profunda.

El colega y coautor de De Pater, Robert Sault, de la Universidad de Melbourne en Australia, utilizó un software informático especial para analizar los datos de ALMA y obtener mapas de radio de la superficie que son comparables a las fotos en luz visible tomadas por el Hubble.

"La rotación de Júpiter una vez cada 10 horas suele difuminar los mapas de radio, porque estos mapas tardan muchas horas en observarse, "Dijo Sault." Además, debido al gran tamaño de Júpiter, tuvimos que 'escanear' el planeta, para que pudiéramos hacer un gran mosaico al final. Desarrollamos una técnica para construir un mapa completo del planeta ".