Durante más de 50 años, creímos conocer el tamaño y la forma de Júpiter, el planeta más grande del sistema solar. Ahora, investigadores del Instituto Weizmann de Ciencias han revisado ese conocimiento utilizando nuevos datos y tecnología. En un nuevo estudio publicado hoy en Nature Astronomy, científicos del Weizmann, quienes lideraron un equipo internacional de Italia, Estados Unidos, Francia y Suiza, proporcionan la determinación más precisa hasta la fecha del tamaño y la forma de Júpiter.
«Con solo conocer la distancia a Júpiter y observar su rotación, es posible determinar su tamaño y forma», afirma el profesor Yohai Kaspi, del Departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarias del Weizmann. «Pero realizar mediciones realmente precisas requiere métodos más sofisticados».
«La forma de Júpiter, tal como se entendía hasta ahora, fue obtenida por investigadores a partir de tan solo seis mediciones realizadas hace casi cinco décadas por las misiones Voyager y Pioneer de la NASA, que enviaron haces de radio desde la nave espacial a la Tierra», explica el Dr. Eli Galanti, científico sénior que dirigió la investigación en el equipo de Kaspi. Esas misiones sentaron las bases, pero ahora tenemos la excepcional oportunidad de liderar el análisis de hasta 26 nuevas mediciones realizadas por la sonda espacial Juno de la NASA.
La órbita de Juno abre nuevas oportunidades. Lanzada en 2011 y orbitando Júpiter desde 2016, Juno ha estado enviando a la NASA flujos de datos sin procesar. Cuando la NASA extendió la misión en 2021 para que la sonda pudiera seguir estudiando Júpiter y sus lunas más de cerca, la nueva trayectoria ampliada de Juno la colocó en una órbita que le permitió pasar por detrás de Júpiter desde el punto de vista de la Tierra, algo que su órbita anterior nunca hizo.
«El paso de Juno por detrás de Júpiter brinda la oportunidad de alcanzar nuevos objetivos científicos. Cuando la sonda pasa por detrás del planeta, su señal de radiocomunicación es bloqueada y desviada por la atmósfera de Júpiter. Esto permite una medición precisa del tamaño de Júpiter», afirma el Dr. Scott J. Bolton, investigador principal de Juno, del Instituto de Investigación del Suroeste en San Antonio, Texas.
Descubriendo el verdadero tamaño de Júpiter
El equipo de Juno en Weizmann aprovechó esta nueva oportunidad. «Rastreamos cómo se curvan las señales de radio al atravesar la atmósfera de Júpiter, lo que nos permitió traducir esta información en mapas detallados de la temperatura y la densidad de Júpiter, generando la imagen más clara hasta la fecha del tamaño y la forma del planeta gigante», afirma Maria Smirnova, estudiante de doctorado del grupo de Kaspi, quien desarrolló una técnica especial para procesar los nuevos datos de Juno.
Los nuevos hallazgos muestran que Júpiter es ligeramente más pequeño de lo estimado previamente: tiene unos 8 km menos de ancho en el ecuador y 24 km más plano en los polos. En otras palabras, es más achatado en comparación con evaluaciones previas. «Los libros de texto deberán actualizarse», afirma Kaspi. «El tamaño de Júpiter no ha cambiado, por supuesto, pero sí la forma en que lo medimos».
«Estos pocos kilómetros importan», explica Galanti. «Desplazar el radio ligeramente permite que nuestros modelos del interior de Júpiter se ajusten mucho mejor tanto a los datos de gravedad como a las mediciones atmosféricas».
Esta implicación fue comprobada por otro estudiante de doctorado del grupo de Kaspi, Maayan Ziv. «Estábamos en una posición privilegiada para utilizar nuestros modelos de vanguardia para la estructura de densidad interior de Júpiter y demostrar que la forma refinada ayuda a salvar la brecha entre los modelos y las mediciones», afirma Ziv.
Este estudio también tiene implicaciones más amplias para comprender la estructura de los planetas gaseosos en general, ya que Júpiter sirve como referencia estándar para el estudio de los gigantes gaseosos dentro del sistema solar y más allá.
Vientos, ciclones e interior de Júpiter
Kaspi también señala que mediciones anteriores no tuvieron en cuenta los potentes vientos de Júpiter. Al incluir estos vientos extremos en sus cálculos, el equipo de Weizmann aclaró discrepancias de larga data en mediciones anteriores. «Es difícil ver qué sucede bajo las nubes de Júpiter, pero los datos de radio nos permiten observar la profundidad de los vientos zonales y los potentes huracanes de Júpiter», explica Kaspi.
El trabajo sobre los vientos se vincula con un estudio reciente de Kaspi y el Dr. Nimrod Gavriel, graduado del grupo de Kaspi, sobre los vastos ciclones polares de Júpiter. Dicho estudio, publicado en PNAS, utilizó mediciones de Juno del movimiento de estos ciclones para predecir la profundidad a la que se extienden en el interior. En general, una mejor comprensión de los vientos de Júpiter permite a los científicos dilucidar la relación entre la atmósfera del planeta y su interior profundo. Su predicción fue confirmada recientemente por mediciones de microondas realizadas por la sonda espacial Juno.
«Esta investigación nos ayuda a comprender cómo se forman y evolucionan los planetas», afirma Kaspi. «Júpiter fue probablemente el primer planeta en formarse en el sistema solar, y al estudiar lo que sucede en su interior, nos acercamos a comprender cómo se formaron el sistema solar y planetas como el nuestro».
De cara al futuro, las técnicas desarrolladas en estos estudios servirán al equipo durante el análisis de datos de la sonda no tripulada JUICE de la Agencia Espacial Europea, lanzada en 2023. La misión lleva un instrumento diseñado por Weizmann que permitirá una visión más profunda de la atmósfera del planeta.
Con información de Nature
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