El trabajo colaborativo de astrónomos aficionados y profesionales ha ayudado a resolver un malentendido de larga data sobre la composición de las nubes de Júpiter. En lugar de estar formadas por hielo de amoníaco (la visión convencional), ahora parece que es probable que estén compuestas de hidrosulfuro de amonio mezclado con smog.
Los hallazgos se han publicado en el Journal of Geophysical Research: Planets.
El nuevo descubrimiento fue impulsado por el astrónomo aficionado, Dr. Steven Hill, con sede en Colorado. Recientemente, demostró que la abundancia de amoníaco y la presión en la cima de las nubes en la atmósfera de Júpiter se podían cartografiar utilizando telescopios disponibles comercialmente y algunos filtros de colores especiales.
Sorprendentemente, estos resultados iniciales no solo mostraron que la abundancia de amoníaco en la atmósfera de Júpiter podía ser cartografiada por astrónomos aficionados, sino que también mostraron que las nubes residen demasiado profundamente dentro de la atmósfera cálida de Júpiter como para ser consistentes con que las nubes sean hielo de amoníaco.
En este nuevo estudio, el profesor Patrick Irwin, del Departamento de Física de la Universidad de Oxford, aplicó el método analítico del Dr. Steven Hill a las observaciones de Júpiter realizadas con el instrumento Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) del Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral en Chile. MUSE utiliza el poder de la espectroscopia, donde los gases de Júpiter crean huellas dactilares reveladoras en luz visible a diferentes longitudes de onda, para mapear la altura del amoníaco y las nubes en la atmósfera del gigante gaseoso.
Al simular cómo la luz interactúa con los gases y las nubes en un modelo informático, el profesor Irwin y su equipo descubrieron que las nubes primarias de Júpiter (las que podemos ver cuando miramos a través de telescopios domésticos) tenían que ser mucho más profundas de lo que se creía anteriormente, en una región de mayor presión y temperatura. Demasiado cálidas, de hecho, para la condensación del amoníaco. En cambio, esas nubes tienen que estar hechas de algo diferente: hidrosulfuro de amonio.
Análisis anteriores de observaciones de MUSE habían insinuado un resultado similar. Sin embargo, como estos análisis se realizaron con métodos sofisticados y extremadamente complejos que sólo pueden ser realizados por unos pocos grupos en todo el mundo, este resultado fue difícil de corroborar.
En este nuevo trabajo, el equipo de Irwin descubrió que el método del Dr. Hill de simplemente comparar el brillo en filtros estrechos de colores adyacentes dio los mismos resultados. Y como este nuevo método es mucho más rápido y muy simple, es mucho más fácil de verificar. Por lo tanto, el equipo concluyó que las nubes de Júpiter realmente están a presiones más profundas que las nubes de amoníaco esperadas a 700 mb y, por lo tanto, no pueden estar compuestas de hielo de amoníaco puro.
El profesor Irwin dijo: «Estoy asombrado de que un método tan simple sea capaz de sondear tan profundamente en la atmósfera y demostrar tan claramente que las nubes principales no pueden ser hielo de amoníaco puro. Estos resultados muestran que un aficionado innovador que use una cámara moderna y filtros especiales puede abrir una nueva ventana a la atmósfera de Júpiter y contribuir a comprender la naturaleza de las nubes de Júpiter, misteriosas durante mucho tiempo, y cómo circula la atmósfera».
El Dr. Steven Hill, que tiene un doctorado en Física, ha sido el primero en su tipo en la historia de Júpiter. «Siempre me gusta llevar mis observaciones al límite para ver qué mediciones físicas puedo hacer con un equipo comercial modesto. La esperanza es que pueda encontrar nuevas formas para que los aficionados hagan contribuciones útiles al trabajo profesional. Pero ciertamente no esperaba un resultado tan productivo como el que ha tenido este proyecto», dijo.
Los mapas de amoníaco resultantes de esta sencilla técnica analítica pueden determinarse con una fracción del coste computacional de métodos más sofisticados. Esto significa que podrían ser utilizados por científicos ciudadanos para rastrear el amoníaco y las variaciones de presión en la cima de las nubes en las características de la atmósfera de Júpiter, incluidas las bandas de Júpiter, las pequeñas tormentas y los grandes vórtices como la Gran Mancha Roja.
John Rogers (Asociación Astronómica Británica), uno de los coautores del estudio, añade: «Una ventaja especial de esta técnica es que podría ser utilizada con frecuencia por aficionados para vincular los cambios meteorológicos visibles en Júpiter con las variaciones de amoníaco, que podrían ser componentes importantes del clima».
Entonces, ¿por qué el amoníaco no se condensa para formar una nube espesa? La fotoquímica (reacciones químicas inducidas por la luz solar) es muy activa en la atmósfera de Júpiter y el profesor Irwin y sus colegas sugieren que en las regiones donde el aire húmedo y rico en amoníaco se eleva, el amoníaco se destruye y/o se mezcla con productos fotoquímicos más rápido de lo que se puede formar el hielo de amoníaco.
Por lo tanto, la capa de nubes principal puede estar compuesta de hidrosulfuro de amonio mezclado con productos fotoquímicos y contaminantes, que producen los colores rojo y marrón que se ven en las imágenes de Júpiter.
En pequeñas regiones, donde la convección es especialmente fuerte, las corrientes ascendentes pueden ser lo suficientemente rápidas como para formar hielo de amoníaco fresco, y dichas regiones han sido observadas ocasionalmente por naves espaciales como Galileo de la NASA, y más recientemente por Juno de la NASA, donde se han visto algunas pequeñas nubes blancas altas, que proyectan sus sombras sobre la capa de nubes principal que se encuentra debajo.
El profesor Irwin y su equipo también aplicaron el método a las observaciones de Saturno con el VLT/MUSE y encontraron una coincidencia similar en los mapas de amoníaco derivados con otros estudios, incluido uno determinado a partir de observaciones del Telescopio Espacial James Webb.
De manera similar, encontraron que el nivel principal de reflexión está muy por debajo del nivel esperado de condensación de amoníaco, lo que sugiere que se están produciendo procesos fotoquímicos similares en la atmósfera de Saturno.
Con información de Journal of Geophysical Research: Planets
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