Jupiter's moon Io, the most volcanically active world in the solar system, as seen by the #JunoMission on Oct. 15. More at https://t.co/Ql7aCQvRqY

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— NASA Solar System (@NASASolarSystem) October 17, 2023

La foto fue captada por la sonda Juno el 15 de octubre, cuando pasaba cerca del quinto satélite natural del planeta. De acuerdo con la agencia espacial, “esta es la mejor imagen de Ío desde los tiempos del orbitador Galileo”. En dicha luna se encuentran cientos de volcanes que entran regularmente en erupción con lava de silicato, tiñendo su superficie con remolinos de manchas claras y oscuras, así como con grandes franjas de color rojo fundido.

Se trata de la tercera luna más grande de Júpiter, atrapada entre las fuerzas gravitatorias del planeta y sus lunas jovianas cercanas, Europa y Ganímedes, lo que genera el calor que impulsa su intensa actividad volcánica. La sonda Juno fue lanzada el 5 de agosto de 2011 para estudiar la formación y el desarrollo del planeta y ya ha orbitado Júpiter 49 veces.

Europa, contiene un océano global debajo de su sólida corteza de hielo, lo que hace de esta luna, uno de los lugares más intrigantes del sistema solar para buscar vida extraterrestre, y una de las principales prioridades de los astrobiólogos. Aunque Juno no podrá revelar si la luna alberga vida extraterrestre, nos enseñará más sobre su corteza helada, como qué tan gruesa es, y si hay bolsas subterráneas de agua líquida que podrían llegar hasta la superficie.

Juno llegó a Júpiter en julio del 2016, y su misión se ha centrado en estudiar la atmósfera del gigante gaseoso, desde las alturas de sus nubes superiores, hasta las profundidades de las capas de nubes internas, a cientos de kilómetros de profundidad, así como aprender sobre el poderoso campo magnético del planeta, y su estructura interior hasta su núcleo.

“El trabajo de Juno en Europa se considera una “misión de exploración”, para la próxima misión Europa Clipper de la NASA. Pero todavía vamos a hacer mucha ciencia en Europa”. Scott Bolton, investigador principal de la misión Juno.

La clave de esa ciencia será el radiómetro de microondas o MWR de la sonda Juno. “Este es un nuevo tipo de instrumento que inventamos para ver debajo de las nubes de Júpiter. “Pero podemos aplicar el mismo instrumento a un satélite helado y ver por debajo del hielo”, añadió Bolton. El MWR opera a seis longitudes de onda, y puede detectar la emisión térmica desde debajo de la superficie helada. La profundidad a la que puede detectar dicha emisión, depende del nivel de impurezas en el hielo.

El grupo de científicos, dirigido por Andrew P. Ingersoll, del Instituto de Tecnología de California, EE.UU., recurrió a una serie temporal de imágenes obtenidas por el espectrómetro de mapeo de auroras infrarrojas jovianas de Juno (JIRAM, por sus siglas en inglés), para rastrear los vientos y medir la vorticidad y la divergencia horizontal dentro y alrededor del ciclón del polo norte y dos de las tormentas circumpolares. En el polo norte de Júpiter existe un ciclón rodeado por otros ocho más pequeños que giran a su alrededor, dispuestos en un patrón poligonal, mientras que en el polo sur el curioso sistema hexagonal está conformado por cinco huracanes periféricos y uno central.

Los investigadores encontraron un anillo anticiclónico entre el ciclón polar y los ciclones circundantes, lo que respalda la teoría de que tal protección es necesaria para la estabilidad del patrón poligonal. Esta teoría fue enunciada en un trabajo anterior, publicado en 2020 en Proceedings of the National Academy of Sciences, en el que también participó Ingersoll.

En ese estudio, los científicos modelaron los vórtices utilizando ecuaciones de ‘aguas poco profundas’, ingeniadas por matemáticos del siglo XIX, y encontraron que la estabilidad del patrón dependería del blindaje proporcionado por un anillo anticiclónico alrededor de cada ciclón, pero también de la profundidad. Muy poco blindaje y poca profundidad conducen a la fusión y pérdida del patrón poligonal. Demasiado blindaje hace que las partes ciclónica y anticiclónica de los vórtices se separen. Los polígonos estables existen en el medio, concluyeron.

Sin embargo, en el estudio publicado este jueves, los investigadores no encontraron el patrón esperado de convección, una correlación espacial entre la divergencia y la vorticidad anticiclónica, en contraste con el estudio mencionado, que utilizó suposiciones adicionales sobre la dinámica. Los expertos sugieren que un tamaño más pequeño de las tormentas convectivas de Júpiter, en relación con el espesor atmosférico y en comparación con las de la Tierra, puede reconciliar esos datos contradictorios, reportó RT.

Juno llegó a Júpiter en julio del 2016, y su misión se ha centrado en estudiar la atmósfera del gigante gaseoso, desde las alturas de sus nubes superiores, hasta las profundidades de las capas de nubes internas, a cientos de kilómetros de profundidad, así como aprender sobre el poderoso campo magnético del planeta, y su estructura interior hasta su núcleo.

El trabajo de Juno en Europa se considera una “misión de exploración”, para la próxima misión Europa Clipper de la NASA. Pero todavía vamos a hacer mucha ciencia en Europa”. Aseguró Scott Bolton, vicepresidente asociado de la División de Ciencia e Ingeniería Espacial del Instituto de Investigación del Suroeste e investigador principal de la misión Juno.

La clave de esa ciencia será el radiómetro de microondas o MWR de la sonda Juno.
“Este es un nuevo tipo de instrumento que inventamos para ver debajo de las nubes de Júpiter. “Pero podemos aplicar el mismo instrumento a un satélite helado y ver por debajo dl hielo”, agregó Bolton.
El MWR opera a seis longitudes de onda, y puede detectar la emisión térmica desde debajo de la superficie helada. La profundidad a la que puede detectar dicha emisión, depende del nivel de impurezas en el hielo.

Great new JUNO image of vortices near Jupiter's North pole!https://t.co/ZbjGLBMkb4 pic.twitter.com/T5L2Gf7l4g

— David Grinspoon (@DrFunkySpoon) July 28, 2022

La agencia espacial estadounidense destacó que los científicos están interesados en identificar las causas que originan estos patrones de viento en forma de espiral, lo que ayudaría a comprender la atmósfera de Júpiter. También están empeñados en conocer mejor la dinámica de fluidos y la química de las nubes, las cuales provocan otras características atmosféricas del planeta. Asimismo, mencionó que los investigadores desean estudiar las diferentes formas, tamaños y colores de los vórtices jupiterinos.

La sonda espacial Juno entró en la órbita de Júpiter el 4 de julio de 2016, después de recorrer 2.800 millones de kilómetros en un período de cinco años. A partir de ese momento, la nave espacial comenzó a orbitar el planeta cada 14 días a una distancia de 5.000 kilómetros. En cuanto al instrumento JunoCam, este fue diseñado para obtener imágenes en longitudes de onda roja, verde y azul de las regiones polares de Júpiter, así como de sus nubes en latitudes bajas.

Take a ride with #JunoMission.@NASA's Juno spacecraft used its JunoCam instrument to capture what it would look like to skim the cloud tops of Jupiter. Citizen scientist Andrea Luck created this animated sequence using raw image data. https://t.co/tEIu9KT2ME pic.twitter.com/aQ2BaoPrUO

— NASA JPL (@NASAJPL) June 2, 2022

Con unos 140.000 kilómetros de diámetro, Júpiter es el mayor planeta del sistema solar. En el punto de máxima aproximación, el pasado 9 de abril, Juno se encontraba a poco más de 3.300 kilómetros por encima de las coloridas cimas de las nubes del planeta. En aquel momento, la sonda viajaba a unos 210.000 kilómetros por hora en relación con el cuerpo celeste.

En el momento de la aproximación más cercana, Juno estaba más de 10 veces más cerca de Júpiter de lo que los satélites en órbita geosincrónica están respecto a la Tierra, y se desplazaba a una velocidad cinco veces superior a la de las misiones Apolo cuando viajaban de la Tierra a la Luna, señala el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA.

“Cuando vi la riqueza de la turbulencia alrededor de los ciclones jovianos, con todos los filamentos y remolinos más pequeños, me recordó la turbulencia que se ve en el océano alrededor de los remolinos”, declaró la oceanógrafa Lia Siegelman, investigadora del ‘Instituto Scripps de Oceanografía de la Universidad de California en San Diego’ (EE.UU.) y autora del nuevo estudio. “Son especialmente evidentes en las imágenes de satélite de alta resolución de las floraciones de plancton, por ejemplo”, agregó.

Los investigadores analizaron una serie de imágenes infrarrojas que captaban la región polar norte de Júpiter y, en particular, el cúmulo de vórtices polares. Sobre esa base, pudieron calcular la velocidad y dirección del viento, siguiendo el movimiento de las nubes. A continuación, el equipo interpretó las imágenes infrarrojas en términos del grosor de las nubes. Las regiones calientes corresponden a una nubosidad fina, en la que es posible ver más profundamente en la atmósfera de Júpiter. Las regiones frías representan una gruesa capa de nubes que cubre y oscurece la atmósfera de Júpiter.

Esto permitió al equipo demostrar que el aire caliente ascendente transporta energía dentro de la atmósfera y alimenta a las nubes a medida que crecen, hasta convertirse en ciclones a gran escala como los observados alrededor de los polos. “Poder estudiar un planeta que está tan lejos y encontrar la física que se aplica allí, es fascinante”, señaló Siegelman.

Asimismo, los científicos resaltan que así como la ciencia de los océanos de la Tierra está ayudando a develar los misterios de la atmósfera de Júpiter, los recientes hallazgos en ese planeta podrían a su vez arrojar nueva luz sobre estos procesos a gran escala en la Tierra. El estudio fue publicado este lunes en la revista ‘Nature Physics’, indicó RT.

El clip de audio fue creado por ondas de radio eléctricas y magnéticas producidas por el campo magnético del planeta. “Si escuchas con atención, puedes oír el cambio abrupto a frecuencias más altas alrededor del punto medio de la grabación, que representa la entrada en una región diferente en la magnetosfera de Ganímedes”, agregó Bolton. Los investigadores también compartieron nuevas imágenes de los ciclones en los polos de Júpiter. Según el Instituto SETI, es probable que, por tamaño, la Tierra quepa en la tormenta blanca redonda que se ve en la fotografía tuiteada por el propio instituto, y que las bocanadas blancas más pequeñas sean del tamaño de las grandes tormentas de la Tierra.

Lia Siegelman, una científica que trabaja con el equipo de Juno, vio similitudes entre la dinámica atmosférica de Júpiter y los vórtices en los océanos de la Tierra: “Cuando vi la riqueza de la turbulencia alrededor de los ciclones jovianos, con todos esos filamentos y remolinos más pequeños, me recordó la turbulencia que se ve en el océano alrededor de los remolinos”.Aunque el sistema energético de Júpiter es de una escala mucho mayor al de la Tierra, comprender la dinámica de la atmósfera joviana podría ayudar a los investigadores a entender los mecanismos físicos que están en juego en nuestro propio planeta, indicó RT.

El diámetro de la tormenta es de más de 16.000 kilómetros de ancho, lo bastante grande como para englobar el diámetro completo de la Tierra. Sin embargo, los científicos solo contaban con suposiciones sobre su posible profundidad. “Algunos de ellos especularon que iba a ser muy, muy poco profundo, estamos hablando de decenas de kilómetros”, le dijo a ‘The Verge’ Marzia Parisi, científica investigadora del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, quien puntualiza que otros pensaron que la tormenta podía “llegar hasta el núcleo de Júpiter”.

Ahora, con ayuda de la sonda espacial Juno de la NASA (que orbita a Júpiter y ha pasado en varias ocasiones por encima de la tormenta) los investigadores calcularon su rango en entre 300 y 500 kilómetros de profundidad. “Eso significa que es una tormenta gigantesca”, señala Yohai Kaspi, coinvestigador de la misión Juno en el Instituto de Ciencias Weizmann de Israel. “Si pusieras esta tormenta en la Tierra, se extendería hasta la estación espacial. Así que es sencillamente un monstruo”.

Para averiguar qué tan profunda era la Gran Mancha Roja, Juno tuvo que medir su campo gravitacional. La tormenta es tan grande que la sonda espacial pudo sentir las perturbaciones en la gravedad que esta producía. Los resultados de estas mediciones constituyen las cifras más exactas hasta la fecha sobre la magnitud de la misteriosa Mancha Roja, pero también generan nuevas preguntas. Por un lado, la tormenta es profunda, pero no tanto como algunas de las corrientes en chorro circundantes, que se extienden hasta 3.000 kilómetros hacia el interior del planeta.

“Es sorprendente que sea tan profunda, pero también es sorprendente que no llegue tan profundo como los chorros”, subraya Parisi. “Entonces, algo está sucediendo a 500 kilómetros que básicamente está amortiguando la Gran Mancha Roja”. Por este motivo, los investigadores concluyen que aún queda mucho por aprender sobre esta tormenta y sobre los eventos que están teniendo lugar dentro de Júpiter, aunque ahora, de acuerdo con Kaspi, ya no solo disponemos de una imagen plana del planeta, sino que “tenemos una vista tridimensional completa”.

Como parte de la campaña informativa vinculada con el próximo sobrevuelo, la NASA divulgó una animación de Ganímedes, que muestra en color las estructuras geológicas conocidas en su superficie. La recolección de los datos empezará alrededor de tres horas antes del máximo acercamiento. Además de captar imágenes, Juno estudiará varias propiedades importantes.

La nave espacial Juno de la NASA pasará este lunes a tan solo 1.038 kilómetros de la superficie de la luna más grande de Júpiter y del Sistema Solar, Ganímedes https://t.co/h9opshChom

— Europa Press (@europapress) June 6, 2021

Así, para analizar la composición y la temperatura del hielo que la cubre —y que, según los científicos, esconde un océano interior que tal vez podría ser habitable—, la sonda utilizará un radiómetro de microondas (MWR, por sus siglas en inglés). “La capa de hielo de Ganímedes tiene algunas regiones claras y oscuras, lo que sugiere que algunas áreas pueden ser hielo puro mientras que otras contienen hielo sucio. El MWR proporcionará la primera investigación a fondo de cómo la composición y estructura del hielo varía con la profundidad, lo que conducirá a una mejor comprensión de cómo se forma la capa de hielo y los procesos en curso que resurgen el hielo con el tiempo”.

Asimismo, la sonda estudiará la capa exterior de la atmósfera de la luna, donde los gases forman iones bajo la radiación solar. “Cuando Juno pasa por detrás de Ganímedes, las señales de radio pasarán a través de la ionosfera de Ganímedes, lo que provocará pequeños cambios en la frecuencia que deberían captar dos antenas en el complejo de Canberra, de la Red de Espacio Profundo, en Australia. Si podemos medir este cambio, podríamos comprender la conexión entre la ionosfera de Ganímedes, su campo magnético intrínseco y la magnetosfera de Júpiter”, explica Dustin Buccino, el ingeniero de la misión.