Espectaculares nubes se arremolinan sobre la superficie de Júpiter. Estas nubes contienen agua, al igual que las de la Tierra, pero son mucho más densas en el gigante gaseoso, tan densas que ninguna sonda espacial ha podido medir con exactitud lo que se esconde debajo.
Un nuevo estudio dirigido por científicos de la Universidad de Chicago y del Laboratorio de Propulsión a Chorro nos ha proporcionado una visión más profunda del planeta al crear el modelo más completo hasta la fecha de la atmósfera de Júpiter.
Entre otras cosas, el análisis aborda una antigua pregunta sobre la cantidad de oxígeno que contiene el gigante gaseoso: estima que Júpiter tiene aproximadamente una vez y media más oxígeno que el Sol. Esto ayuda a los científicos a comprender mejor cómo se formaron todos los planetas del sistema solar.
«Este es un debate de larga data en los estudios planetarios», afirmó Jeehyun Yang, investigador postdoctoral en la Universidad de Chicago y primer autor del artículo. «Es un testimonio de cómo la última generación de modelos computacionales puede transformar nuestra comprensión de otros planetas».
El estudio se publicó el 8 de enero en The Planetary Science Journal.
Nubes y química
Conocemos los cielos tormentosos de Júpiter desde hace al menos 360 años; fue entonces cuando los astrónomos, utilizando los primeros telescopios, documentaron una curiosa y gran mancha permanente en la superficie de Júpiter.
La Gran Mancha Roja es una gigantesca tormenta, del doble del tamaño de la Tierra, que se ha arremolinado durante siglos. Es solo una de las muchas que hay en el planeta, ya que los fuertes vientos y las densas nubes hacen que toda la superficie de Júpiter esté cubierta por un caleidoscopio de tormentas.
Lo que desconocemos es qué se esconde bajo esas tormentas. Las nubes son tan densas que la sonda espacial Galileo de la NASA perdió contacto con la Tierra al sumergirse en la atmósfera profunda en 2003. La próxima misión que visitará Júpiter, Juno, está catalogando el planeta desde una distancia segura en órbita.
Estas mediciones desde la órbita nos permiten conocer los componentes de la atmósfera superior: amoníaco, metano, hidrosulfuro de amonio, agua y monóxido de carbono, entre otros. Los científicos han combinado esto con el conocimiento sobre las reacciones químicas para construir modelos de la atmósfera profunda de Júpiter.
Sin embargo, los estudios han discrepado en ciertos puntos, como la cantidad de agua (y, por lo tanto, de oxígeno) que contiene el planeta. Yang vio la oportunidad de aplicar una nueva generación de modelos químicos a esta compleja cuestión.
La química de la atmósfera de Júpiter es increíblemente compleja. Las moléculas viajan entre las condiciones extremadamente cálidas de las profundidades de la atmósfera y las regiones superiores, más frías, cambiando de fase y reorganizándose en diferentes moléculas, mediante miles de tipos de reacciones diferentes. Pero también es necesario tener en cuenta el comportamiento de las nubes y las gotitas.
Para captar mejor todos estos fenómenos, Yang trabajó con un equipo de científicos para incorporar la química y la hidrodinámica en un solo modelo, algo inédito.
«Se necesitan ambas», dijo Yang. «La química es importante, pero no incluye las gotitas de agua ni el comportamiento de las nubes. La hidrodinámica por sí sola simplifica demasiado la química. Por lo tanto, es importante integrarlas».
Preguntas elementales
Entre los hallazgos se encuentra un nuevo cálculo de la cantidad de oxígeno que contiene Júpiter. Según su análisis, es probable que Júpiter tenga aproximadamente una vez y media más que el Sol.
Durante décadas, los científicos han debatido sobre esta cifra. Un importante estudio reciente la situó mucho más baja, en tan solo un tercio de la del Sol.
Pero conocer esta estadística es especialmente relevante para comprender cómo se formó nuestro sistema solar.
Todos los elementos que componen los planetas, y a nosotros mismos, son los mismos que componen el Sol. Sin embargo, puede haber diferencias en las cantidades de estos materiales, y podemos usar estas pistas para reconstruir cómo debieron formarse los planetas.
Por ejemplo, ¿se formó Júpiter en el mismo lugar donde se encuentra ahora, o se formó más cerca o más lejos y se desplazó con el tiempo? Las pistas pueden provenir del hecho de que gran parte del oxígeno del planeta está ligado al agua, que se congelará y se comportará de manera diferente si está demasiado lejos del calor del Sol. El hielo se acumula con mayor facilidad en los planetas que el vapor de agua.
A su vez, conocer mejor las condiciones que crean los tipos de planetas puede ayudarnos en la búsqueda de planetas habitables más allá de nuestro sistema solar.
El modelo también sugirió que la atmósfera de Júpiter probablemente circula hacia arriba y hacia abajo mucho más lentamente de lo que se creía.
«Nuestro modelo sugiere que la difusión tendría que ser entre 35 y 40 veces más lenta de lo que se ha supuesto habitualmente», afirmó Yang. Por ejemplo, una sola molécula tardaría varias semanas en atravesar una capa de la atmósfera, en lugar de horas.
«Esto demuestra cuánto nos queda por aprender sobre los planetas, incluso en nuestro propio sistema solar», concluyó Yang.
Con información de The Planetary Science Journal
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