Un investigador de la Universidad de Alberta ha generado con éxito simulaciones 3D de corrientes de chorro profundas y tormentas en Júpiter y Saturno, ayudando a saciar nuestra eterna búsqueda de conocimiento de la dinámica planetaria. Los resultados facilitan una comprensión más profunda del clima planetario y proporcionan pistas sobre la dinámicade los patrones climáticos de la Tierra evidenciados en corrientes de chorro y corrientes oceánicas.
"Desde las observaciones pioneras del telescopio de Giovanni Cassini a mediados del siglo XVII, los observadores de estrellas se han preguntado sobre las bandas y puntos de Júpiter", dice Moritz Heimpel, profesor de física en la Universidad de Alberta, cuyo estudio produjo las simulaciones de lo observablefenómenos: las bandas a las que hace referencia indican corrientes de chorro, mientras que las manchas significan tormentas; Heimpel está estudiando la dinámica entre los dos.
"El ciudadano promedio ahora puede levantar un telescopio de jardín y ver las estructuras sobre las que escribimos hoy. Sin embargo, incluso en la era actual con la nave espacial Cassini orbitando Saturno y la nave Juno acercándose a Júpiter, existe un debate considerable sobre la dinámicade las atmósferas de los planetas gigantes ". Heimpel señala que a pesar de 350 años de observación, el origen y la dinámica de las corrientes de chorro planetario y vórtices o tormentas planetarias siguen siendo objeto de debate.
Las simulaciones de capas de clima poco profundo han tenido problemas para reproducir adecuadamente las corrientes de chorro en Júpiter y Saturno, mientras que los modelos anteriores de flujo profundo no han reproducido vórtices. Heimpel y sus colegas han llevado este desafío al siguiente nivel, utilizando ecuaciones de dinámica de fluidos y supercomputadoras paraproducen simulaciones más realistas que dan una idea del origen de ambas características. "Una de las grandes preguntas que tenemos es qué tan profundas son estas estructuras", dice Heimpel. "Estas tormentas están incrustadas en estas corrientes de chorro, y no hay una superficie sólida paradetenerlos. Nuestras simulaciones implican que las corrientes de chorro se hunden profundamente en el interior, mientras que las tormentas son bastante superficiales ". A diferencia de las grandes tormentas en la Tierra, que eventualmente pierden vapor después de encontrarse con la masa terrestre, las tormentas planetarias pueden continuar durante siglos".
"En esencia, nuestra investigación se basa en la curiosidad y nuestras ideas son impulsadas por observaciones. Tenemos una gran cantidad de las de las misiones espaciales de la NASA y los telescopios terrestres", dice Heimpel. "Ahora queremos unir las observaciones conla teoría."
Heimpel señala que él y sus colegas impulsarán su investigación aún más en el próximo año con la nave espacial Juno llegando a una de las órbitas polares de Júpiter en el verano de 2016 y la misión Cassini, en su fase final, avanzando hacia unórbita polar de Saturno en 2017. "Estas dos misiones serán clave para verificar algunas de las predicciones de nuestras simulaciones por computadora. Y lo que es más importante, las misiones conducirán a nuevas preguntas y controversias que abordaremos con un análisis cada vez más sofisticado".
Heimpel y su grupo en la Universidad de Alberta son uno de los pocos equipos en Canadá que usan supercomputadoras de alta potencia para resolver problemas en la dinámica atmosférica e interior global de los planetas. El grupo es parte de Compute Canada, un sistema nacionalizadode intercambio de recursos entre universidades.
Para este artículo, Heimpel se asoció con dos investigadores, Thomas Gastine y Johannes Wicht, del Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar en Alemania. Los resultados, "Simulación de chorros zonales profundos y vórtices superficiales en gas giganteatmósferas ", se publicaron en la revista Geociencia de la naturaleza .
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Materiales proporcionados por Universidad de Alberta . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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