Revelado el secreto detrás de la «crisis energética» de Júpiter: astrónomos desconcertados durante décadas

La misteriosa «crisis energética» de Júpiter que ha desconcertado a los astrónomos durante 50 años podría ser causada por auroras, sugieren nuevas observaciones.

Se sabe desde hace mucho tiempo que el planeta más grande de nuestro sistema solar es notablemente cálido, a pesar de su gran distancia del sol. Júpiter se encuentra a más de 5 unidades astronómicas, o distancias entre el sol y la Tierra (1 UA es un millón de millas (150 millones de kilómetros).

Hay tan poca luz solar que lejos del sol la atmósfera superior de Júpiter debería ser gélida, los científicos estiman que debería estar a unos -100 grados Fahrenheit (-73 grados Celsius), según un comunicado de la NASA . Sin embargo, la temperatura promedio en la atmósfera superior de Júpiter es de 800 grados F (426 C), casi tan caliente como la superficie del infernal planeta Venus.

Durante décadas, los astrónomos han debatido qué estaba causando esta «crisis energética», como la han llamado, en Júpiter. Ahora, un nuevo estudio ha descubierto que las intensas auroras del planeta, alimentadas por el fuerte campo magnético del planeta, son las que están provocando que las temperaturas se disparen.

Las auroras son fenómenos comunes en nuestro sistema solar, que ocurren en planetas con campos magnéticos sustanciales como la Tierra y Júpiter. (Marte y Venus tienen sus propios sabores de auroras, pero estas luces funcionan de manera diferente en esos planetas debido al entorno magnético irregular en esas regiones).

En mundos con fuertes campos magnéticos como la Tierra y Júpiter, las auroras ocurren cuando las partículas cargadas eléctricamente quedan atrapadas en el campo magnético y se mueven en espiral hacia los polos. En el camino hacia los polos, las partículas chocan con átomos y moléculas en la atmósfera, produciendo luz.

La conclusión del calentamiento de las auroras en Júpiter proviene, en parte, de las nuevas observaciones de la nave espacial Juno de la NASA, que está entrando y saliendo del intenso campo de radiación para estudiar el planeta de cerca. El punto de vista cercano de Juno permite a los científicos rastrear el calentamiento atmosférico del planeta con un detalle sin precedentes.

_{Júpiter se muestra en luz visible para el contexto con una impresión artística del resplandor infrarrojo de la atmósfera superior joviana superpuesto, junto con líneas de campo magnético (líneas azules). Las auroras son las regiones más cálidas y la imagen muestra cómo el calor puede ser transportado por los vientos lejos de la aurora y causar calentamiento en todo el planeta. (Crédito de la imagen: J. O’Donoghue (JAXA) / Hubble / NASA / ESA / A. Simon / J. Schmidt)}

«Imagina esto como una playa: si la atmósfera caliente es agua, el campo magnético mapeado por Juno es la costa y la aurora es el océano. Descubrimos que el agua salió del océano e inundó la tierra, y Juno reveló dónde estaba esa costa. para ayudarnos a comprender el grado de inundación «, dijo James O’Donoghue, autor principal de la investigación, en un comunicado del Observatorio Keck .

El equipo utilizó observaciones de Juno y el satélite Hisaki de la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA), que rastrearon el campo magnético del planeta. También utilizaron datos del telescopio Keck II, que proporcionó mapas de temperatura de alta resolución. Estas observaciones combinadas permitieron a los científicos observar cómo una aurora lanza un pulso de calor hacia el ecuador de Júpiter. Las observaciones de Hisaki a largo plazo desde 2013 también mostraron la importancia del viento solar, el flujo constante de partículas del sol, que trae su propio campo magnético a Júpiter y probablemente mejoró las auroras observadas.

«Fue pura suerte que capturamos este evento potencial de disipación de calor», agregó O’Donoghue, quien es científico espacial planetario en el Instituto de Ciencias Espaciales y Astronáuticas de JAXA. «Si hubiéramos observado Júpiter en una noche diferente, cuando la presión del viento solar no hubiera sido alta recientemente, la habríamos perdido».

Usando un espectrógrafo de infrarrojo cercano, Keck rastreó el calor del planeta en dos sesiones de observación, en abril de 2016 y enero de 2017, a partir de moléculas de hidrógeno cargadas eléctricamente a medida que se movían desde los polos del planeta hasta el ecuador. Keck II también se configuró para mejorar la resolución de sus imágenes tomando más medidas de temperatura e incluyendo solo aquellas con un alto grado de certeza dirigidas al valor. Este trabajo llevó años, pero el resultado fueron nuevos mapas de temperatura con más de 10,000 puntos de datos individuales, mejorando enormemente los esfuerzos anteriores de resolución.

Sin embargo, la vista de alta definición también mostró otro misterio de calentamiento que aún no se ha resuelto.

«También revelamos una región extraña y localizada de calentamiento muy lejos de la aurora, una larga barra de calentamiento diferente a todo lo que hemos visto antes», dijo Tom Stallard, coautor del artículo en la Universidad de Leicester, en el Declaración de Keck. «Aunque no podemos estar seguros de cuál es esta característica, estoy convencido de que es una ola ondulante de calor que fluye hacia el ecuador desde la aurora».

El campo magnético de Júpiter es mucho más fuerte que el de la Tierra. Una luna volcánica joviana cercana, Io, vierte una gran cantidad de material en la región a través de erupciones, lo que proporciona muchas partículas que ingresan a la atmósfera de Júpiter. El gran tamaño de Júpiter y los fuertes vientos también influyen en la forma en que el calor disponible de las auroras circula por el planeta.

Si bien el calentamiento de las auroras no es una idea nueva, los científicos no pudieron confirmar esta hipótesis hasta ahora.

Anteriormente, los modelos que examinaban la atmósfera superior del planeta sugerían que los vientos aurorales no llegarían al ecuador. En cambio, la teoría sugirió que los vientos serían empujados hacia el oeste debido a la rápida rotación de Júpiter, que dura casi 10 horas y varía ligeramente según la latitud porque el planeta es gaseoso. Las nuevas observaciones refutan ese viejo pensamiento y también sugieren que los vientos hacia el oeste podrían ser más débiles que los vientos ecuatoriales que alejan el calor de las auroras.

Un artículo basado en los nuevos resultados se publicó en Nature el miércoles (4 de agosto).