Tienen el tamaño de la Tierra: astrónomos están intrigados por la aparición de raras estructuras en los polos de Júpiter

El planeta Júpiter no tiene suelo firme, no tiene superficie, como la hierba o la tierra que pisamos aquí en la Tierra. No hay nada sobre lo que caminar ni ningún lugar donde aterrizar una nave espacial.

Pero ¿cómo puede ser eso? Si Júpiter no tiene superficie, ¿qué tiene? ¿Cómo puede mantenerse unido?

La atmósfera de Júpiter es un entorno fascinante y en constante cambio. Se ven bandas de diferentes colores, tormentas, nubes enormes y más en todo el planeta. Sin embargo, su atmósfera superior siempre se ha considerado tranquila. Seguro que es donde ocurren las auroras polares, pero más allá de eso, se creía que no pasaba nada extraño.

La atmósfera superior es difícil de estudiar. En los polos, las partículas de la luna volcánica Io siguen las líneas del campo magnético para crear auroras en múltiples longitudes de onda. En el resto del planeta, la energía que le da forma es la luz solar. Y Júpiter sólo recibe alrededor del 4 por ciento de la luz solar que recibe la Tierra. Por eso los astrónomos asumieron que iba a ser muy uniforme.

Ahora, científicos acaban de hacer otro fascinante descubrimiento en el gigante gaseoso. Astrónomos de la Universidad de California en Berkeley, han descubierto manchas muy similares a la Gran Mancha Roja de Júpiter, en los polos norte y sur del planeta que aparecen y desaparecen aparentemente al azar.

Estas manchas son óvalos del tamaño de la Tierra, y que son visibles solo en longitudes de onda ultravioleta, están incrustados en capas de neblina estratosférica que cubren los polos del planeta. Los óvalos oscuros, cuando se ven, casi siempre se encuentran justo debajo de las zonas aurorales brillantes en cada polo, que son similares a las luces del norte y del sur de la Tierra. Las manchas absorben más rayos ultravioleta que el área circundante, lo que hace que aparezcan oscuras en las imágenes del telescopio espacial Hubble de la Nasa.

En las imágenes anuales del planeta tomadas por el Hubble entre 2015 y 2022, un óvalo ultravioleta oscuro aparece el 75% del tiempo en el polo sur, mientras que los óvalos oscuros aparecen solo en una de las ocho imágenes tomadas del polo norte.

Los óvalos ultravioleta oscuros indican procesos inusuales que tienen lugar en el fuerte campo magnético de Júpiter y que se propagan hasta los polos y a las profundidades de la atmósfera, mucho más profundo que los procesos magnéticos que producen las auroras en la Tierra.

Los investigadores de UC Berkeley y sus colegas publicaron los hallazgos de su descubrimiento el pasado 26 de noviembre, en un estudio en la revista Nature Astronomy.

Según estos científicos, los óvalos oscuros UV fueron detectados por primera vez por el Hubble a fines de la década de 1990 en los polos norte y sur y posteriormente en el polo norte por la sonda espacial Cassini que voló cerca de Júpiter en 2000, pero atrajeron poca atención. Sin embargo, cuando Troy Tsubota, estudiante de pregrado de la UC Berkeley, realizó un estudio sistemático de imágenes recientes obtenidas por el Hubble, descubrió que eran una característica común en el polo sur: contó ocho óvalos oscuros UV del sur (SUDO) entre 1994 y 2022.

En los 25 mapas globales del Hubble que muestran el polo norte de Júpiter, Tsubota y el autor principal Michael Wong, un astrónomo investigador asociado con base en el Laboratorio de Ciencias Espaciales de la UC Berkeley, encontraron solo dos óvalos oscuros UV del norte (NUDO).

La mayoría de las imágenes del Hubble se habían obtenido como parte del proyecto Outer Planet Atmospheres Legacy (OPAL), dirigido por Amy Simon, científica planetaria del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA y coautora del artículo. Utilizando el Hubble, los astrónomos del OPAL realizan observaciones anuales de Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno para comprender su dinámica atmosférica y su evolución a lo largo del tiempo.

“En los primeros dos meses nos dimos cuenta de que estas imágenes de OPAL eran como una mina de oro, en cierto sentido, y rápidamente pude construir este proceso de análisis y enviar todas las imágenes para ver qué obteníamos”, dijo en un comunicado Tsubota. “Fue entonces cuando nos dimos cuenta de que realmente podíamos hacer algo de ciencia de calidad y análisis de datos reales y comenzar a hablar con los colaboradores sobre por qué aparecen estas imágenes”.

Wong y Tsubota consultaron a dos expertos en atmósferas planetarias —Tom Stallard, de la Universidad de Northumbria en Newcastle-upon-Tyne (Reino Unido), y Xi Zhang, de la Universidad de California en Santa Cruz— para determinar qué podría causar estas áreas de densa neblina. Stallard planteó la teoría de que el óvalo oscuro probablemente se agita desde arriba por un vórtice creado cuando las líneas del campo magnético del planeta experimentan fricción en dos lugares muy distantes: en la ionosfera, donde Stallard y otros astrónomos detectaron previamente un movimiento giratorio utilizando telescopios terrestres, y en la capa de plasma caliente e ionizado que rodea al planeta, desprendida por la luna volcánica Ío.

El vórtice gira más rápido en la ionosfera y se debilita progresivamente a medida que alcanza cada capa más profunda. Como un tornado que toca tierra polvorienta, la extensión más profunda del vórtice agita la atmósfera brumosa para crear las manchas densas que observaron Wong y Tsubota. No está claro si la mezcla arrastra más bruma desde abajo o genera más bruma.

Basándose en las observaciones, el equipo sospecha que los óvalos se forman en el transcurso de aproximadamente un mes y se disipan en un par de semanas.

“La neblina en los óvalos oscuros es 50 veces más espesa que la concentración típica”, dijo Zhang, “lo que sugiere que probablemente se forma debido a la dinámica de vórtices giratorios en lugar de reacciones químicas desencadenadas por partículas de alta energía de la atmósfera superior. Nuestras observaciones mostraron que el momento y la ubicación de estas partículas energéticas no se correlacionan con la apariencia de los óvalos oscuros”.

Los hallazgos son lo que el proyecto OPAL fue diseñado para descubrir: cómo la dinámica atmosférica en los planetas gigantes del sistema solar difiere de lo que conocemos en la Tierra.

“Estudiar las conexiones entre las diferentes capas atmosféricas es muy importante para todos los planetas, ya sea un exoplaneta, Júpiter o la Tierra”, dijo Wong. “Vemos evidencia de un proceso que conecta todo en todo el sistema de Júpiter, desde el dinamo interior hasta los satélites y sus torios de plasma, pasando por la ionosfera y las neblinas estratosféricas. Encontrar estos ejemplos nos ayuda a comprender el planeta en su conjunto”.

Júpiter es un lugar extraño y amenazador. Pero si Júpiter no existiera, es posible que los seres humanos no existieran.

Esto se debe a que Júpiter actúa como un escudo para los planetas interiores del sistema solar, incluida la Tierra. Con su enorme atracción gravitatoria, Júpiter ha alterado la órbita de asteroides y cometas durante miles de millones de años.

Sin la intervención de Júpiter, parte de esos desechos espaciales podrían haber chocado contra la Tierra; si uno de ellos hubiera sido una colisión cataclísmica, podría haber causado un evento de extinción masiva. Basta con ver lo que les pasó a los dinosaurios .

Tal vez Júpiter haya contribuido a nuestra existencia, pero el planeta en sí es extraordinariamente inhóspito para la vida; al menos, para la vida tal como la conocemos.

No ocurre lo mismo con una luna de Júpiter, Europa, quizás nuestra mejor oportunidad de encontrar vida en otro lugar del sistema solar.

La sonda robótica Europa Clipper de la NASA, que se lanzará en octubre de 2024, tiene previsto realizar unos 50 sobrevuelos sobre esa luna para estudiar su enorme océano subterráneo.

¿Podría haber algo vivo en el agua de Europa? Los científicos no lo sabrán por un tiempo. Debido a la distancia de Júpiter con respecto a la Tierra, la sonda no llegará hasta abril de 2030.