Mucho ha cambiado tecnológicamente desde que la misión Galileo de la NASA lanzó una sonda a la atmósfera de Júpiter para investigar, entre otras cosas, el motor térmico que impulsa la circulación atmosférica del gigante gaseoso.

Un científico de la NASA y su equipo en el Goddard Space Flight Center en Greenbelt, Maryland, están aprovechando esos avances para madurar un tamaño más pequeño, radiómetro de flujo neto más capaz. Este tipo de instrumento les dice a los científicos dónde se produce el calentamiento y el enfriamiento en la atmósfera de un planeta y define las funciones de las fuentes de calor internas y solares que contribuyen a los movimientos atmosféricos. El radiómetro de próxima generación se está desarrollando específicamente para estudiar las atmósferas de Urano o Neptuno, pero se puede utilizar en cualquier objetivo con atmósfera.

De todos los planetas del sistema solar, sólo Urano y Neptuno, llamados gigantes de hielo porque están compuestos principalmente de hielos, permanecen relativamente inexplorados. Mientras la Voyager 2 tomaba fotos del séptimo y octavo planetas, no obtuvo los impresionantes detalles que las misiones Galileo y Cassini reunieron sobre Júpiter y Saturno. Incluso el lejano Plutón obtuvo una mirada de cerca con la misión New Horizons en 2015.

Queda mucho por descubrir, dijo Shahid Aslam, quién está liderando el equipo que desarrolla el instrumento de próxima generación, un esfuerzo financiado por los conceptos planetarios de la NASA para el avance de las observaciones del sistema solar, o PICASSO, programa.

Los científicos saben que tanto Urano como Neptuno albergan un manto de agua fangoso, amoníaco, y hielos de metano, mientras que sus atmósferas consisten en hidrógeno molecular, helio, y gas metano. Sin embargo, existen diferencias en estos fríos mundos jovianos exteriores.

A medida que las temperaturas caen por debajo de los -333,7 grados Fahrenheit, El gas amoniaco se congela en cristales de hielo y cae de las atmósferas de ambos planetas. El metano, un gas de color azul, se vuelve dominante. Si bien el contenido de metano atmosférico es similar en ambos planetas, se ven diferentes. Urano aparece como un brumoso azul verdoso, mientras que Neptuno adquiere un color azul mucho más profundo. Se cree que algún componente atmosférico desconocido contribuye al color azul más profundo de Neptuno, Aslam dijo.

También, Urano carece de calor interno. Como consecuencia, sus nubes son frías y no se elevan por encima de la capa superior de neblina. Neptuno, por otra parte, irradia tanta energía como recibe del sol. Esta energía interna le da a Neptuno un activo, atmósfera dinámica, se distingue por cinturones oscuros y nubes brillantes de hielo de metano y tormentas ciclónicas.

Debido a que la NASA nunca ha realizado una misión dedicada a los gigantes de hielo, los detalles de la física que impulsa estas condiciones atmosféricas siguen siendo esquivos, Aslam dijo.

Cree que el nuevo instrumento podría proporcionar respuestas.

Es un sucesor de un instrumento de tipo similar que recopiló datos sobre las condiciones atmosféricas de Júpiter antes de ser aplastado por la presión atmosférica de Júpiter en diciembre de 1995. Durante ese peligroso, Paseo de 58 minutos en las profundidades de la atmósfera del planeta, El radiómetro de flujo neto de Galileo, uno de los varios montados dentro de la sonda, midió la radiación que llegaba al planeta desde el Sol de arriba, así como la radiación térmica o el calor generado por el planeta de abajo. Estas medidas superiores e inferiores ayudaron a los científicos a calcular la diferencia entre las dos, una medida llamada flujo neto.

Además de proporcionar detalles sobre el calentamiento y enfriamiento atmosférico, Los datos de flujo neto revelan información sobre las capas de nubes y su composición química. "Realmente, puede aprender mucho de los datos de flujo neto, especialmente fuentes y sumideros de radiación planetaria, "Dijo Aslam.

Como su predecesor, El instrumento de Aslam daría un salto suicida a través de las atmósferas de Urano o Neptuno. Pero mientras hacía su descenso, recopilaría información sobre estas regiones poco comprendidas con mayor precisión y eficiencia, Aslam dijo. "Materiales disponibles, filtros, detectores electrónicos, computación de vuelo, y la gestión y el procesamiento de datos han mejorado. Francamente, tenemos mejor tecnología en todos los sentidos. Está claro que ha llegado el momento de desarrollar la próxima generación de este instrumento para futuras sondas de entrada atmosférica, " él dijo.

En lugar de utilizar detectores piroeléctricos empleados en Galileo, por ejemplo, Aslam está considerando el uso de sensores de termopila, que convierten calor o longitudes de onda infrarrojas o calor en señales eléctricas. La ventaja es que el circuito de termopila es menos susceptible a perturbaciones y ruido eléctrico.

El equipo de Aslam también está agregando dos canales infrarrojos adicionales para medir el calor, llevando el total a siete, y dos ángulos de visión adicionales con los que reunir estas longitudes de onda y ayudar a modelar la dispersión de la luz. Cuando la luz se dispersa en un campo de visión debido a interacciones con aerosoles y partículas de hielo, la dispersión puede contaminar las mediciones en otro campo de visión. Esto les da a los científicos una imagen sesgada de lo que está sucediendo cuando analizan los datos.

Es más, El campo de visión más estrecho del instrumento revelará más detalles sobre las cubiertas de nubes del planeta y las capas atmosféricas a medida que el instrumento lo hace descender. Igualmente importante, el instrumento es más pequeño y sus sensores emplean circuitos integrados modernos específicos de la aplicación que admiten un muestreo rápido de datos, Aslam dijo.