Noves troballes de Júpiter de la sonda Juno de la NASA

Els investigadors han publicat avui diversos articles sobre els descobriments atmosfèrics de Juno a la revista Science i al Journal of Geophysical Research: Planets. Articles addicionals van aparèixer en dos números recents de Geophysical Research Letters.

"Aquestes noves observacions de Juno obren un tresor d'informació nova sobre les enigmàtiques característiques observables de Júpiter", va dir Lori Glaze, directora de la divisió de ciències planetàries de la NASA a la seu de l'agència a Washington. "Cada document il·lumina diferents aspectes dels processos atmosfèrics del planeta, un exemple meravellós de com els nostres equips científics internacionals enforteixen la comprensió del nostre sistema solar".

Juno va entrar a l'òrbita de Júpiter el 2016. Durant cadascun dels 37 passos de la nau espacial al planeta fins ara, un conjunt d'instruments especialitzats ha mirat per sota de la seva turbulent coberta de núvols.

"Anteriorment, Juno ens va sorprendre amb pistes que els fenòmens a l'atmosfera de Júpiter van ser més profunds del que s'esperava", va dir Scott Bolton, investigador principal de Juno del Southwest Research Institute de San Antonio i autor principal de l'article de Journal Science sobre la profunditat dels vòrtexs de Júpiter. "Ara, estem començant a unir totes aquestes peces individuals i a obtenir la nostra primera comprensió real de com funciona la bella i violenta atmosfera de Júpiter, en 3D".

El radiòmetre de microones (MWR) de Juno permet als científics de la missió mirar sota els núvols de Júpiter i sondejar l'estructura de les seves nombroses tempestes de vòrtex. La més famosa d'aquestes tempestes és l'emblemàtic anticicló conegut com la Gran Taca Vermella. Més ample que la Terra, aquest vòrtex carmesí ha intrigat els científics des del seu descobriment fa gairebé dos segles.

Els nous resultats mostren que els ciclons són més càlids a la part superior, amb densitats atmosfèriques més baixes, mentre que són més freds a la part inferior, amb densitats més altes. Els anticiclons, que giren en sentit contrari, són més freds a la part superior però més càlids a la part inferior.

Les troballes també indiquen que aquestes tempestes són molt més altes del que s'esperava, amb algunes que s'estenen 60 milles (100 quilòmetres) per sota dels cims dels núvols i altres, inclosa la Gran Taca Vermella, que s'estenen més de 200 milles (350 quilòmetres). Aquest descobriment sorprenent demostra que els vòrtex cobreixen regions més enllà d'aquelles on l'aigua es condensa i es formen núvols, per sota de la profunditat on la llum solar escalfa l'atmosfera. 

L'alçada i la mida de la Gran Taca Vermella significa que la concentració de massa atmosfèrica dins de la tempesta podria ser detectada pels instruments que estudien el camp de gravetat de Júpiter. Dos sobrevols propers de Juno sobre el lloc més famós de Júpiter van oferir l'oportunitat de buscar la signatura de gravetat de la tempesta i complementar els resultats de MWR sobre la seva profunditat. 

Amb Juno viatjant baix sobre la coberta de núvols de Júpiter a uns 130,000 mph (209,000 km/h), els científics de Juno van poder mesurar canvis de velocitat tan petits de 0.01 mil·límetres per segon mitjançant l'antena de seguiment de la xarxa d'espai profund de la NASA, des d'una distància de més de 400 milions de milles (650). milions de quilòmetres). Això va permetre a l'equip limitar la profunditat de la Gran Taca Vermella a unes 300 milles (500 quilòmetres) per sota dels cims dels núvols.

"La precisió necessària per obtenir la gravetat de la gran taca vermella durant el sobrevol de juliol de 2019 és sorprenent", va dir Marzia Parisi, científica de Juno del Jet Propulsion Laboratory de la NASA al sud de Califòrnia i autora principal d'un article al Journal Science sobre els sobrevols per gravetat del Gran Taca Vermella. "Poder complementar la troballa de MWR sobre la profunditat ens dóna una gran confiança que els futurs experiments de gravetat a Júpiter donaran resultats igualment intrigants". 

Cinturons i Zones

A més dels ciclons i anticiclons, Júpiter és conegut pels seus cinturons i zones distintius: bandes blanques i vermelloses de núvols que envolten el planeta. Vents forts d'est a oest que es mouen en direccions oposades separen les bandes. Juno va descobrir anteriorment que aquests vents, o corrents en raig, arriben a unes 2,000 milles de profunditat (aproximadament 3,200 quilòmetres). Els investigadors encara estan intentant resoldre el misteri de com es formen els corrents en raig. Les dades recollides pel MWR de Juno durant múltiples passades revelen una possible pista: que el gas d'amoníac de l'atmosfera viatja cap amunt i cap avall en una alineació notable amb els corrents en raig observats.

"En seguir l'amoníac, vam trobar cèl·lules de circulació tant a l'hemisferi nord com al sud que són de naturalesa similar a les" cèl·lules Ferrel ", que controlen gran part del nostre clima aquí a la Terra", va dir Keren Duer, estudiant de postgrau de l'Institut Weizmann. of Science a Israel i autor principal de l'article de Journal Science sobre cèl·lules semblants a Ferrel a Júpiter. "Mentre que la Terra té una cèl·lula de Ferrel per hemisferi, Júpiter en té vuit, cadascuna almenys 30 vegades més gran".

Les dades MWR de Juno també mostren que els cinturons i zones experimenten una transició al voltant de 40 milles (65 quilòmetres) sota els núvols d'aigua de Júpiter. A poca profunditat, els cinturons de Júpiter són més brillants a la llum del microones que les zones veïnes. Però a nivells més profunds, per sota dels núvols d'aigua, és cert el contrari, cosa que revela una similitud amb els nostres oceans.

"Estem anomenant aquest nivell 'Jovicline' en analogia amb una capa de transició vista als oceans de la Terra, coneguda com a termoclina, on l'aigua de mar passa de manera brusca de ser relativament càlida a relativament freda", va dir Leigh Fletcher, científica participant a Juno de la Universitat. de Leicester al Regne Unit i autor principal de l'article al Journal of Geophysical Research: Planets destacant les observacions de microones de Juno dels cinturons i zones temperades de Júpiter.

Ciclons polars

Juno va descobrir anteriorment disposicions poligonals de tempestes ciclòniques gegants als dos pols de Júpiter: vuit disposats en un patró octogonal al nord i cinc disposats en un patró pentagonal al sud. Ara, cinc anys més tard, els científics de la missió que utilitzen les observacions del Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) de la nau espacial han determinat que aquests fenòmens atmosfèrics són extremadament resistents i es mantenen al mateix lloc.

"Els ciclons de Júpiter afecten el moviment dels altres, fent-los oscil·lar al voltant d'una posició d'equilibri", va dir Alessandro Mura, coinvestigador de Juno a l'Institut Nacional d'Astrofísica de Roma i autor principal d'un article recent a Cartes de recerca geofísica sobre oscil·lacions i estabilitat. als ciclons polars de Júpiter. "El comportament d'aquestes oscil·lacions lentes suggereix que tenen arrels profundes".

Les dades de JIRAM també indiquen que, com els huracans a la Terra, aquests ciclons volen moure's cap als pols, però els ciclons situats al centre de cada pol els fan retrocedir. Aquest equilibri explica on resideixen els ciclons i els diferents nombres a cada pol.