Mientras que el Reino Unido ha estado experimentando un clima otoñal cálido, un equipo de científicos planetarios ha descubierto que el final del verano del norte de Saturno está experimentando una tendencia de enfriamiento, a medida que enormes flujos de aire a escala planetaria han invertido su dirección a medida que se acerca el otoño.
Las nuevas observaciones también han proporcionado una última visión del polo norte de Saturno, con su enorme vórtice cálido lleno de gases de hidrocarburos, antes de que el polo comience a retroceder hacia la oscuridad del invierno polar.
Este informe meteorológico interplanetario es gracias a nuevas imágenes analizadas por un equipo liderado por la Universidad de Leicester del JWST y publicadas en Journal of Geophysical Research: Planets. Han proporcionado nuevos conocimientos sobre los cambios de estación en el enorme planeta exterior, famoso por sus anillos helados.
Al igual que la Tierra, Saturno tiene una inclinación axial y experimenta las estaciones de la misma manera. Sin embargo, Saturno tarda 30 años en orbitar alrededor del Sol, por lo que las estaciones duran 7,5 años terrestres. El verano del hemisferio norte en ambos mundos está llegando a su fin. Mientras que la Tierra se dirige al equinoccio de otoño del norte en septiembre, Saturno se dirige al equinoccio de otoño del norte en 2025, lo que significa que los polos norte de ambos planetas se dirigen a períodos prolongados de invierno polar.
El equipo de Leicester utilizó el instrumento MIRI en JWST para estudiar la atmósfera de Saturno en luz infrarroja, lo que les permite medir las temperaturas, la abundancia de gases y las nubes desde las agitadas cimas de las nubes hasta las regiones altas de la atmósfera conocidas como estratosfera. El instrumento MIRI divide la luz infrarroja en las longitudes de onda que la componen, lo que permite a los científicos ver las huellas dactilares de la rica variedad de sustancias químicas dentro de la atmósfera de un planeta.
En la imagen, creada combinando sólo algunas de las longitudes de onda observadas por MIRI, se destaca en azul la brillante emisión térmica del polo norte. En el polo norte se puede ver el cálido ciclón polar norte (NPC), de 1.500 km de ancho, observado por primera vez por la misión Cassini. Está rodeado por una región más amplia de gases cálidos llamada vórtice estratosférico del polo norte (NPSV), que se formó en la primavera de Saturno y ha persistido durante todo el verano septentrional.
Se trata de vórtices cálidos en lo alto de la estratosfera, calentados por el calor del sol durante la larga temporada de verano de Saturno. A medida que se acerque el equinoccio de otoño en 2025, el vórtice estratosférico del polo norte comenzará a enfriarse y desaparecerá a medida que el hemisferio norte retroceda hacia la oscuridad del otoño.
Al modelar los espectros del infrarrojo medio, los científicos notaron que las distribuciones de temperaturas y gases estratosféricos en este punto particular del ciclo estacional de Saturno eran bastante diferentes a las observadas por la misión Cassini durante el invierno y la primavera del norte.
Saturno tiene un patrón de circulación estratosférica a gran escala con temperaturas más cálidas y exceso de hidrocarburos, como etano y acetileno, en las latitudes medias del norte en invierno, lo que significa que el aire rico en hidrocarburos se hunde desde arriba. Se pensaba que el aire ascendía en las latitudes medias del verano en el sur, cruzaba el ecuador y se hundía en las latitudes medias del invierno en el norte.
Los resultados del espectrómetro de resolución media MIRI tomados en noviembre de 2022 revelaron que esta circulación estratosférica ahora se ha invertido y se observan temperaturas estratosféricas frías y bajas abundancias de hidrocarburos en el norte, entre 10oN y 40oN, lo que sugiere un afloramiento de aire pobre en hidrocarburos en el verano, que luego fluirá hacia el sur.
El profesor Leigh Fletcher, de la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Leicester, afirmó: «La calidad de los nuevos datos del JWST es simplemente impresionante: en un breve conjunto de observaciones, hemos podido continuar el legado del Misión Cassini hacia una estación saturniana completamente nueva, observando cómo los patrones climáticos y la circulación atmosférica responden a los cambios de la luz solar».
«El JWST puede ver en longitudes de onda de luz que eran inaccesibles para cualquier nave espacial anterior, lo que produce un conjunto de datos exquisito que abre el apetito para los años venideros. Este trabajo sobre Saturno es sólo el primero de un programa de observaciones de los cuatro planetas gigantes, y JWST proporciona una capacidad que va más allá de cualquier cosa que hayamos tenido en el pasado; si podemos obtener tantos hallazgos nuevos a partir de una sola observación de un solo mundo, ¿imagina los descubrimientos que nos esperan?».
Saturno fue elegido como uno de los primeros objetivos del JWST como prueba de sus capacidades. El Dr. Oliver King, investigador postdoctoral en la Escuela de Física y Astronomía de Leicester, explicó: «Debido a que es grande, brillante, gira y se mueve a través del cielo, representa un desafío para los pequeños campos de visión del instrumento MIRI. —MIRI sólo puede ver una pequeña área de Saturno a la vez, y corremos el riesgo de saturar los detectores porque el planeta es muy brillante en comparación con los objetivos habituales del JWST.
«Las observaciones se tomaron como tres mosaicos, desde el ecuador hasta el polo norte, y luego hasta los anillos para un mosaico final».
El profesor Fletcher añade: «Comenzamos a diseñar estas observaciones de Saturno hace más de 8 años, por lo que cuando llegaron los primeros datos a finales de 2022, fue sin duda un punto culminante de su carrera: el equipo de científicos planetarios de Leicester se apiñó frente a una pantalla de computadora, asombrado por la calidad de los nuevos datos, y tal vez bebiendo un poco de vino espumoso para celebrar».
«No habría sido posible sin el equipo más amplio de expertos que contribuyeron al programa Saturno, especialmente la gente del Telescopio Espacial que aguantó nuestras interminables preguntas y problemas mientras lidiábamos con todos los desafíos de un telescopio completamente nuevo».
«Ninguna nave espacial ha estado presente antes para explorar el final del verano y el otoño del norte de Saturno, por lo que esperamos que este sea sólo el punto de partida y que el JWST pueda continuar el legado de Cassini en la próxima década».
Con información de Journal of Geophysical Research
