El estudio de Leicester de los datos capturados en órbita alrededor de Júpiter ha revelado nuevos conocimientos sobre lo que está sucediendo en las profundidades de las distintivas y coloridas bandas del gigante gaseoso.
Los datos del radiómetro de microondas transportado por la nave espacial Juno de la NASA muestran que el patrón de bandas de Júpiter se extiende profundamente por debajo de las nubes, y que la apariencia de los cinturones y zonas de Júpiter se invierte cerca de la base de las nubes de agua. La luz de microondas permite a los científicos planetarios mirar profundamente debajo de las nubes.Las coloridas nubes de Júpiter, para comprender el tiempo y el clima en las capas más cálidas, oscuras y profundas.
En altitudes inferiores a cinco bares de presión o alrededor de cinco veces la presión atmosférica media en la Tierra, los cinturones del planeta brillan intensamente con la luz de microondas, mientras que las zonas son oscuras. Pero todo cambia a presiones más altas, en altitudes superiores a 10barras, dando a los científicos un vistazo de una reversión inesperada en la meteorología y la circulación.
El Dr. Leigh Fletcher, profesor asociado de ciencia planetaria en la Universidad de Leicester y científico participante de la misión Juno, es el autor principal del estudio, publicado en Revista de Investigación Geofísica-Planetas . Dijo :
"Uno de los objetivos principales de Juno era mirar bajo el velo nublado de la atmósfera de Júpiter y sondear las capas más profundas y ocultas.
"Nuestro estudio ha demostrado que esas bandas de colores son solo la 'punta del iceberg', y que las bandas de latitud media no solo se extienden profundamente, sino que parecen cambiar su naturaleza a medida que avanza.
"Hemos estado llamando a la zona de transición jovicline , y su descubrimiento solo ha sido posible gracias al instrumento de microondas de Juno ".
Entre los atributos más notables de Júpiter se encuentra su apariencia de bandas distintiva. Los científicos planetarios llaman a la luz, bandas blanquecinas zonas , y los más oscuros, rojizos cinturones . Los vientos de escala planetaria de Júpiter circulan en dirección opuesta, este y oeste, en los bordes de estas franjas de colores. Una pregunta clave es si esta estructura está confinada a las cimas de las nubes del planeta, o si los cinturones y zonas persisten con una profundidad creciente..
Una investigación de este fenómeno es uno de los objetivos principales de la misión Juno de la NASA, y la nave lleva un radiómetro de microondas especialmente diseñado para medir la emisión desde las profundidades del planeta más grande del Sistema Solar por primera vez.
El equipo de Juno utiliza datos de este instrumento para examinar la naturaleza de los cinturones y las zonas al observar más profundamente la atmósfera joviana de lo que nunca antes había sido posible.
El radiómetro de microondas de Juno opera en seis canales de longitud de onda que van desde 1,4 cm a 50 cm, y estos le permiten a Juno sondear la atmósfera a presiones desde la parte superior de la atmósfera cerca de 0,6 bares hasta presiones superiores a 100 bares, alrededor de 250 km de profundidad.
En la cima de las nubes, los cinturones de Júpiter aparecen brillantes con emisión de microondas, mientras que las zonas permanecen oscuras. La emisión de microondas brillante significa temperaturas atmosféricas más cálidas o ausencia de gas amoniaco, que es un fuerte absorbedor de luz de microondas.
Esta configuración persiste hasta aproximadamente cinco barras. Y a presiones superiores a 10 barras, el patrón se invierte, las zonas se vuelven brillantes en microondas y el cinturón se oscurece. Por lo tanto, los científicos creen que algo, ya sea la temperatura física o la abundanciade amoníaco, por lo tanto, debe cambiar con la profundidad.
El Dr. Fletcher denomina a esta región de transición entre cinco y 10 barras la jovicline, una comparación con la región de termoclina de los océanos de la Tierra, donde el agua de mar pasa bruscamente de un calor relativo a un frío relativo. Los investigadores observan que la jovicline coincide casi con una capa atmosférica establecreado por la condensación de agua.
El Dr. Scott Bolton, del Laboratorio de Propulsión a Chorro JPL de la NASA, es el Investigador Principal PI de la misión Juno. Dijo :
"Estos asombrosos resultados proporcionan nuestro primer vistazo de cómo las famosas zonas y cinturones de Júpiter evolucionan con la profundidad, revelando el poder de investigar la atmósfera del planeta gigante en tres dimensiones".
Hay dos posibles mecanismos que podrían ser responsables del cambio de brillo, cada uno de los cuales implica diferentes conclusiones físicas.
Un mecanismo está relacionado con la distribución del gas amoníaco dentro de las bandas y zonas. El amoníaco es opaco para las microondas, lo que significa que una región con relativamente menos amoníaco brillará más en las observaciones de Juno. Este mecanismo podría implicar un sistema apilado de células de circulación opuestas,similar a los patrones en los trópicos y latitudes medias de la Tierra.
Estos patrones de circulación proporcionarían hundimientos en cinturones a poca profundidad y afloramientos en cinturones a niveles más profundos, o tormentas y precipitaciones intensas, moviendo el gas amoniaco de un lugar a otro.
Otra posibilidad es que el gradiente de emisión corresponda a un gradiente de temperatura, con temperaturas más altas resultando en una mayor emisión de microondas.
Las temperaturas y los vientos están conectados, por lo que si este escenario es correcto, entonces los vientos de Júpiter pueden aumentar con la profundidad debajo de las nubes hasta que alcancemos la línea jovicline, antes de disminuir gradualmente hacia la atmósfera más profunda, algo que también sugirió la sonda Galileo de la NASA en1995, que midió las velocidades del viento mientras descendía bajo un paracaídas hacia las nubes de Júpiter.
El escenario probable es que ambos mecanismos estén funcionando simultáneamente, cada uno contribuyendo a parte de la variación de brillo observada. La carrera ahora es para comprender por qué la circulación de Júpiter se comporta de esta manera, y si esto es cierto para los otros planetas gigantes ennuestro sistema solar.
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