La parte central cubre un área de 3200 x 3800 km. Se pueden ver nubes blancas de amoniaco, girando en sentido antihorario. Las nubes que se elevan hasta 15 km por encima de las demás (según la sombra que proyectan) son visibles en varios lugares, especialmente en la parte superior central del ciclón. Se cree que estas tormentas contienen una especie de granizo de agua y amoníaco ('bolas de hongo') específico de la atmósfera de Júpiter, lo que arrastra el amoníaco hacia la atmósfera profunda y puede explicar la presencia de relámpagos superficiales. Crédito:NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Kevin M. Gill
Los nuevos resultados de Juno sugieren que las violentas tormentas eléctricas que tienen lugar en la atmósfera de Júpiter pueden formar granizo rico en amoníaco, o 'bolas de champiñón, 'que juegan un papel clave en la dinámica atmosférica del planeta. Esta teoría, desarrollado utilizando datos del radiómetro de microondas de Juno por el equipo de Juno, se describe en dos publicaciones dirigidas por un investigador del Laboratoire Lagrange (CNRS / Observatoire de la Côte d'Azur / Université Côte d'Azur) con el apoyo del CNES. La teoría arroja luz sobre algunos aspectos desconcertantes de la meteorología de Júpiter y tiene implicaciones sobre cómo funcionan las atmósferas de los planetas gigantes en general. Esta, y hallazgos relacionados, se presentan en una serie de tres artículos publicados en las revistas Naturaleza y Planetas JGR .
El agua es una sustancia clave en la meteorología de los planetas y se cree que juega un papel clave en su formación. Las tormentas terrestres son impulsadas por la dinámica del agua que crean tormentas eléctricas que se cree que están conectadas a regiones donde coexisten múltiples fases de agua (sólida, líquido y gas). Como en la tierra El agua de Júpiter es movida por tormentas eléctricas. Se cree que se forman dentro de la atmósfera profunda del planeta, unos 50 km por debajo de las nubes visibles, donde la temperatura es cercana a 0 grados C. Cuando estas tormentas son lo suficientemente poderosas, llevan cristales de agua helada a la atmósfera superior.
En el primer artículo, Investigadores de los EE. UU. y el Laboratoire Lagrange sugieren que cuando estos cristales interactúan con el amoníaco gaseoso, el amoniaco actúa como anticongelante, cambiando el hielo a líquido. En Júpiter como en la Tierra, una mezcla de 2/3 de agua y 1/3 de gas amoniaco permanecerá líquida hasta una temperatura de -100 grados C. Los cristales de hielo que se han elevado a la atmósfera de Júpiter se derriten con gas amoniaco. formando un líquido agua-amoniaco, y convertirse en semillas de granizo de amoniaco exótico, apodado 'mushballs' por los investigadores. Las bolas de hongo son más pesadas y luego caen más profundamente en la atmósfera hasta que alcanzan un punto en el que se evaporan. Este mecanismo arrastra el amoníaco y el agua a niveles profundos en la atmósfera del planeta.
Las mediciones de Juno descubrieron que, si bien el amoníaco es abundante cerca del ecuador de Júpiter, es muy variable y generalmente se agota en otros lugares a presiones muy profundas. Antes de Juno, Los científicos vieron evidencia de que partes de la atmósfera de Júpiter estaban agotadas en amoníaco a profundidades relativamente poco profundas, pero esto nunca se había explicado. Para explicar el descubrimiento de Juno de la profunda variabilidad del amoníaco en la mayor parte de Júpiter, los investigadores desarrollaron un modelo de mezcla atmosférica que se presenta en un segundo artículo. Aquí muestran que la presencia de tormentas y la formación de bolas de agua-amoniaco secan la atmósfera profunda de su amoniaco y explican las variaciones observadas por Juno en función de la latitud.
Este gráfico muestra el proceso evolutivo de "relámpagos superficiales" y granizos de agua amoniacal llamados "bolas de hongo". Una nube de tormenta con forma de yunque se origina a unas 40 millas (65 kilómetros) por debajo de la cubierta de nubes visibles de Júpiter. Alimentado por convección húmeda a base de agua, la nube genera fuertes corrientes ascendentes que mueven el agua líquida y las partículas de agua helada hacia arriba. Aproximadamente 12 millas (19 kilómetros) hacia arriba, las temperaturas son tan bajas que todas las partículas de agua se convierten en hielo. Todavía trepando las partículas de hielo cruzan una región ubicada a unas 14 millas (23 kilómetros) por debajo de las nubes superiores, donde las temperaturas oscilan entre menos 121 grados Fahrenheit (menos 85 grados Celsius) y menos 150 grados Fahrenheit (menos 100 grados Celsius), (representado como una capa de color verde). En ese punto, El vapor de amoníaco en la atmósfera actúa como anticongelante. derritiendo los cristales de agua helada, transformándolos en gotas líquidas de amoníaco-agua que luego crecen y se juntan en una sólida capa helada para convertirse en bolas de hongo. Una vez lo suficientemente grande estos granizos fangosos caen, transportando tanto amoníaco como agua a la atmósfera profunda de Júpiter, donde las bolas de hongo eventualmente se evaporan. Crédito:NASA / JPL-Caltech / SwRI / CNRS
En un tercer artículo, los investigadores informan observaciones de relámpagos jovianos por una de las cámaras de Juno. Los pequeños destellos aparecen como puntos brillantes en las cimas de las nubes, con tamaños proporcionales a su profundidad en la atmósfera de Júpiter. A diferencia de las misiones anteriores que solo habían observado relámpagos de regiones profundas, La proximidad de Juno al planeta le permitió detectar destellos más superficiales. Estos destellos provienen de regiones donde las temperaturas están por debajo de -66 grados C y donde no se puede encontrar agua sola en estado líquido. Sin embargo, se cree que la presencia de un líquido es crucial para el proceso de generación de rayos. La detección de Juno de tormentas de "relámpagos poco profundos" en las altitudes donde se puede crear amoníaco-agua líquida es un apoyo de observación de que el mecanismo de la bola en forma de hongo puede estar funcionando en la atmósfera de Júpiter.
Comprender la meteorología de Júpiter y de otros planetas gigantes aún inexplorados como Urano y Neptuno debería permitirnos comprender mejor el comportamiento de los exoplanetas gigantes gaseosos fuera de nuestro propio Sistema Solar.
