En el polo sur de Júpiter acecha una vista sorprendente, incluso para un planeta gigante gaseoso cubierto de bandas de colores que luce una mancha roja más grande que la Tierra. Cerca del polo sur del planeta en su mayoría escondidos de las miradas indiscretas de los humanos, es una colección de tormentas arremolinadas dispuestas en un patrón inusualmente geométrico.

Desde que fueron avistados por primera vez por la sonda espacial Juno de la NASA en 2019, las tormentas han presentado un misterio para los científicos. Las tormentas son análogas a los huracanes en la Tierra. Sin embargo, en nuestro planeta, los huracanes no se juntan en los polos y giran uno alrededor del otro en forma de pentágono o hexágono, al igual que las curiosas tormentas de Júpiter.

Ahora, un equipo de investigación que trabaja en el laboratorio de Andy Ingersoll, Profesor de ciencia planetaria de Caltech, ha descubierto por qué las tormentas de Júpiter se comportan de manera tan extraña. Lo hicieron usando matemáticas derivadas de una prueba escrita por Lord Kelvin, un físico e ingeniero matemático británico, hace casi 150 años.

Ingersoll, quien era miembro del equipo de Juno, dice que las tormentas de Júpiter son notablemente similares a las que azotan la costa este de los Estados Unidos cada verano y otoño, solo en una escala mucho mayor.

"Si fueras por debajo de la cima de las nubes, probablemente encontrará gotas de lluvia de agua líquida, Viva, y nieve, ", dice." Los vientos serían vientos con fuerza de huracán. Los huracanes en la Tierra son un buen análogo de los vórtices individuales dentro de estos arreglos que vemos en Júpiter, pero no hay nada tan asombrosamente hermoso aquí ".

Como en la tierra Las tormentas de Júpiter tienden a formarse más cerca del ecuador y luego derivan hacia los polos. Sin embargo, Los huracanes y tifones de la Tierra se disipan antes de que se aventuren demasiado lejos del ecuador. Júpiter sigue su camino hasta que llegan a los polos.

"La diferencia es que en la tierra los huracanes se quedan sin agua caliente y se topan con los continentes, "Dice Ingersoll. Júpiter no tiene tierra, "así que hay mucha menos fricción porque no hay nada contra qué frotarse. Simplemente hay más gas debajo de las nubes. Júpiter también tiene calor sobrante de su formación que es comparable al calor que recibe del sol, por lo que la diferencia de temperatura entre su ecuador y sus polos no es tan grande como en la Tierra ".

Sin embargo, Ingersoll dice:esta explicación aún no da cuenta del comportamiento de las tormentas una vez que llegan al polo sur de Júpiter, lo cual es inusual incluso en comparación con otros gigantes gaseosos. Saturno, que también es un gigante gaseoso, tiene una enorme tormenta en cada uno de sus polos, en lugar de una colección de tormentas dispuestas geométricamente.

La respuesta al misterio de por qué Júpiter tiene estas formaciones geométricas y otros planetas no, Ingersoll y sus colegas descubrieron, se puede encontrar en el pasado, específicamente en el trabajo realizado en 1878 por Alfred Mayer, un físico estadounidense, y Lord Kelvin. Mayer había colocado imanes circulares flotantes en un charco de agua y observó que se organizaban espontáneamente en configuraciones geométricas. similares a los que se ven en Júpiter, con formas que dependían del número de imanes. Kelvin usó las observaciones de Mayer para desarrollar un modelo matemático para explicar el comportamiento de los imanes.

"En el siglo XIX, la gente pensaba en cómo las piezas giratorias de fluido se organizarían en polígonos, "Dice Ingersoll." Aunque hubo muchos estudios de laboratorio de estos polígonos fluidos, nadie había pensado en aplicar eso a una superficie planetaria ".

Para hacerlo El equipo de investigación utilizó un conjunto de ecuaciones conocidas como ecuaciones de aguas poco profundas para construir un modelo informático de lo que podría estar sucediendo en Júpiter. y comenzó a ejecutar simulaciones.

"Queríamos explorar la combinación de parámetros que hace que estos ciclones sean estables, "dice Cheng Li (Phd '17), autor principal y becario postdoctoral 51 Pegasi b en UC Berkeley. "Hay teorías establecidas que predicen que los ciclones tienden a fusionarse en el polo debido a la rotación del planeta y eso es lo que encontramos en las pruebas iniciales".

Finalmente, sin embargo, El equipo descubrió que se formaría una disposición geométrica estable de tormentas similar a la de Júpiter si las tormentas estuvieran rodeadas por un anillo de vientos que giraran en la dirección opuesta a las tormentas giratorias. o un llamado anillo anticiclónico. La presencia de anillos anticiclónicos hace que las tormentas se repelan entre sí, en lugar de fusionarse.

Ingersoll dice que la investigación podría ayudar a los científicos a comprender mejor cómo se comporta el clima en la Tierra.

"Otros planetas ofrecen una gama de comportamientos mucho más amplia que la que ves en la Tierra, " él dice, "así que estudias el clima en otros planetas para poner a prueba tus teorías".

El papel, noble, "Modelado de la estabilidad de los patrones poligonales de vórtices en los polos de Júpiter según lo revelado por la nave espacial Juno, "aparece en la edición del 8 de septiembre de la Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.