11 Nov Juno desvela la estructura de los vientos en Júpiter
Datos del campo gravitatorio, recopilados por la misión Juno de la NASA, indican que los vientos atmosféricos de Júpiter penetran el planeta de forma cilíndrica y paralela a su eje de giro. Este hallazgo ofrece información más profunda sobre la largamente debatida estructura interna del gigante gaseoso.
La naturaleza violenta de la turbulenta atmósfera de Júpiter ha sido durante mucho tiempo una fuente de fascinación para los astrónomos y científicos planetarios, y por eso Juno ha estado en el foco de atención desde que entró en órbita en 2016.
Así, durante cada una de sus 55 aproximaciones al planeta, la nave espacial Juno ha empleado un conjunto de instrumentos científicos para penetrar bajo la turbulenta capa de nubes de Júpiter y descubrir cómo funciona el gigante gaseoso de dentro afuera.
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DSN: la Red de Espacio Profundo
Una forma en que la misión Juno recopila información sobre el interior del planeta es empleando radiofrecuencias.
De este modo, utilizando las radio antenas de la Red de Espacio Profundo de la NASA (DSN), los científicos pueden rastrear la señal de radio de la nave espacial, según pasa cerca de Júpiter a velocidades cercanas a los 209.000 Km/h, midiendo pequeños cambios en su velocidad del orden de 0,01 milímetros/s.
En efecto, las variaciones del campo gravitatorio del planeta provocan estos cambios de velocidad y, al medirlos, la misión Juno esencialmente es capaz de ver a través de la atmósfera de Júpiter.
Como resultado, tales mediciones han llevado a numerosos descubrimientos, incluida la existencia de un núcleo diluido en el corazón de Júpiter y la profundidad de las zonas y anillos del planeta, que se extienden desde las cimas de las nubes hasta aproximadamente una distancia de 3.000 kilómetros.
DSN es un grupo de gigantescas radio antenas de la NASA ubicadas en Australia, España y Estados Unidos, que respalda las misiones de naves espaciales interplanetarias y de algunas otras que orbitan la Tierra.
Cada uno de los tres emplazamientos de DSN dispone de múltiples antenas, y su diseño permite una comunicación por radio permanente entre las naves espaciales y la Tierra.
Los tres complejos constan de al menos cuatro estaciones de antena, cada una equipada con grandes antenas parabólicas y sistemas receptores ultrasensibles capaces de detectar las débiles señales de radio procedentes de naves espaciales distantes.
La naturaleza cilíndrica de los vientos
Para determinar la ubicación y la naturaleza cilíndrica de los vientos, los autores del estudio aplicaron una técnica matemática que modela las variaciones en el campo gravitatorio y las elevaciones en la superficie de planetas rocosos como la Tierra.
Sin embargo, en Júpiter, la técnica se puede utilizar para mapear con precisión los vientos en profundidad. De este modo, utilizando los datos de alta precisión de Juno, los autores consiguieron cuadruplicar la resolución de los modelos anteriores creados con datos de los exploradores jovianos pioneros de la NASA, Voyager y Galileo.
«Aplicamos una técnica restrictiva desarrollada para conjuntos de datos dispersos en planetas terrestres para procesar los datos de Juno», dijo Ryan Park, científico de Juno y líder de la investigación en ciencias de la gravedad de la misión del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, en el sur de California. «Esta es la primera vez que se aplica una técnica de este tipo a un planeta exterior».
Una predicción de hace dos décadas
Las mediciones del campo gravitatorio coinciden con un modelo de dos décadas de antigüedad, que determinó que los poderosos flujos zonales de este a oeste de Júpiter se extienden desde las zonas y cinturones blancos y rojos a nivel de las nubes hacia el interior.
Pero las mediciones también revelaron que, en lugar de extenderse en todas direcciones como una esfera radiante, los flujos zonales van hacia adentro, de forma cilíndrica, y están orientados a lo largo de la dirección del eje de rotación de Júpiter. Desde la década de 1970 se debate cómo se estructuran los vientos atmosféricos profundos en Júpiter, y la misión Juno ahora ha resuelto el debate.
«Los 40 coeficientes de gravedad medidos por Juno coinciden con nuestros cálculos anteriores sobre cómo esperábamos que fuese el campo gravitatorio si los vientos penetrasen hacia adentro en forma cilíndrica», dijo Yohai Kaspi del Instituto Weizmann de Ciencias en Israel, autor principal del estudio e investigador adherido a la misión Juno.
«Cuando nos dimos cuenta de que los 40 números coincidían exactamente con nuestros cálculos, fue como si nos hubiera tocado la lotería». “La configuración del campo gravitatorio joviano recién calculado, es notablemente similar a la que predecimos hace 20 años. Es fantástico ver tal concordancia entre nuestra predicción y los resultados”.
Rumbo a Io
Además de mejorar la comprensión actual de la estructura interna y el origen de Júpiter, el nuevo modelo de gravedad podría utilizarse para obtener más información sobre otras atmósferas planetarias.
Juno se encuentra actualmente en una misión extendida: Además de los sobrevuelos de Júpiter, la nave espacial de propulsión solar completó una serie de sobrevuelos de las lunas heladas del planeta, Ganímedes y Europa, y está a punto de realizar varios sobrevuelos cercanos a Ío.
El sobrevuelo de Io el 30 de diciembre será el más cercano hasta la fecha, a unos 1.500 kilómetros de su superficie plagada de volcanes.
«A medida que avanza el viaje de Juno, estamos logrando resultados científicos que nos muestran un nuevo Júpiter y que probablemente sean relevantes para todos los planetas gigantes, tanto dentro del Sistema Solar como más allá», dijo Scott Bolton, investigador principal de la misión Juno en el Instituto de Investigación del Suroeste, en San Antonio.
Fuente: NASA’s Juno Finds Jupiter’s Winds Penetrate in Cylindrical Layers
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