Sonda Juno de la NASA descubre que Júpiter es hogar de rayos artificiales

Nuevos resultados de la misión Juno de la NASA en Júpiter sugieren que el planeta más grande de nuestro sistema solar es el hogar de lo que se llama «rayos superficiales». Una forma inesperada de descarga eléctrica, los rayos superficiales se originan en nubes que contienen una solución de agua y amoníaco, mientras que los rayos en la Tierra se originan en nubes de agua.

Otros nuevos hallazgos sugieren que las violentas tormentas eléctricas por las que se conoce al gigante gaseoso pueden formar granizo con gran cantidad de amoníaco, que el equipo científico de Juno llama «pelotas». Teorizan que las bolas de champiñones esencialmente secuestran amoníaco y agua en la atmósfera superior y las llevan a las profundidades de la atmósfera de Júpiter.

Los hallazgos de los rayos poco profundos se publicaron  el jueves 6 de agosto en la revista Nature, mientras que la investigación de las bolas de champiñones está actualmente disponible en línea en el Journal of Geophysical Research: Planets.

Desde que la misión Voyager de la NASA vio por primera vez los relámpagos jovianos en 1979, se ha pensado que los rayos del planeta son similares a los de la Tierra, y ocurren solo en tormentas eléctricas donde el agua existe en todas sus fases: hielo, líquido y gas.

En Júpiter esto colocaría las tormentas alrededor de 28 a 40 millas (45 a 65 kilómetros) debajo de las nubes visibles, con temperaturas que rondan los 32 grados Fahrenheit (0 grados Celsius, la temperatura a la que el agua se congela). Voyager, y todas las otras misiones al gigante gaseoso antes de Juno, vieron los rayos como puntos brillantes en las nubes de Júpiter, lo que sugiere que los destellos se originaron en nubes de aguas profundas. Pero los relámpagos observados en el lado oscuro de Júpiter por la Unidad de Referencia Estelar de Juno cuentan una historia diferente.

«Los sobrevuelos cercanos de Juno sobre las nubes nos permitieron ver algo sorprendente, destellos más pequeños y menos profundos, que se originaron en altitudes mucho más altas en la atmósfera de Júpiter de lo que se suponía anteriormente posible», dijo Heidi Becker, líder de Investigación de Monitoreo de Radiación de Juno en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el Sur California y el autor principal del artículo de Nature.

Becker y su equipo sugieren que las poderosas tormentas de Júpiter arrojan cristales de hielo de agua a la atmósfera del planeta, a más de 16 millas (25 kilómetros) por encima de las nubes de agua de Júpiter, donde encuentran vapor de amoníaco atmosférico que derrite el hielo, formando un nuevo agua de amoníaco. solución. A una altitud tan elevada, las temperaturas están por debajo de menos 126 grados Fahrenheit (menos 88 grados Celsius), demasiado frío para que exista agua líquida pura.

«En estas altitudes, el amoníaco actúa como un anticongelante, bajando el punto de fusión del hielo de agua y permitiendo la formación de una nube con líquido de amoníaco-agua», dijo Becker. «En este nuevo estado, las gotas de líquido de amoníaco-agua que caen pueden chocar con los cristales de hielo de agua y electrificar las nubes. Esto fue una gran sorpresa, ya que las nubes de agua de amoníaco no existen en la Tierra».

In the center of this JunoCam image, small, bright «pop-up» clouds seen rise above the surrounding features. Clouds like these are thought to be the tops of violent thunderstorms responsible for shallow lighting.
Credits: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill © CC BY

Los rayos superficiales influyen en otro acertijo sobre el funcionamiento interno de la atmósfera de Júpiter: el instrumento Radiómetro de Microondas de Juno descubrió que el amoníaco se había agotado, es decir, faltaba, en la mayor parte de la atmósfera de Júpiter. Aún más desconcertante fue que la cantidad de amoníaco cambia a medida que uno se mueve dentro de la atmósfera de Júpiter.

«Anteriormente, los científicos se dieron cuenta de que faltaban pequeñas bolsas de amoníaco, pero nadie se dio cuenta de cuán profundas eran estas bolsas o que cubrían la mayor parte de Júpiter», dijo Scott Bolton, investigador principal de Juno en el Southwest Research Institute en San Antonio.

«Estábamos luchando para explicar el agotamiento del amoníaco con la lluvia de amoníaco-agua solamente, pero la lluvia no podía llegar a la profundidad suficiente para coincidir con las observaciones. Me di cuenta de que un sólido, como un granizo, podría profundizar y absorber más amoníaco. Cuando Heidi Descubrimos un rayo poco profundo, nos dimos cuenta de que teníamos evidencia de que el amoníaco se mezcla con el agua en lo alto de la atmósfera y, por lo tanto, el rayo era una pieza clave del rompecabezas «.

Bolas jovianas

Un segundo artículo, publicado ayer en el Journal of Geophysical Research: Planets, visualiza la extraña infusión de 2/3 de agua y 1/3 de gas amoníaco que se convierte en la semilla de las piedras de granizo jovianas, conocidas como hongos. Las bolas de hongo, que constan de capas de agua-amoníaco y hielo cubiertas por una corteza de agua-hielo más gruesa, se generan de manera similar al granizo en la Tierra, al crecer a medida que se mueven hacia arriba y hacia abajo a través de la atmósfera.

«Eventualmente, las bolas de hongo se vuelven tan grandes que incluso las corrientes ascendentes no pueden contenerlas, y caen más profundamente en la atmósfera, encontrando temperaturas aún más cálidas, donde eventualmente se evaporan por completo», dijo Tristan Guillot, co-investigador de Juno de la Universidad. Côte d’Azur en Niza, Francia, y autor principal del segundo artículo. «Su acción arrastra el amoníaco y el agua a niveles profundos en la atmósfera del planeta. Eso explica por qué no vemos mucho en estos lugares con el radiómetro de microondas de Juno».

This graphic depicts the evolutionary process of “shallow lightning” and «mushballs» on Jupiter.
Credits: NASA/JPL-Caltech/SwRI/CNRS

«La combinación de estos dos resultados fue fundamental para resolver el misterio del amoníaco perdido de Júpiter», dijo Bolton. «Al final resultó que, el amoníaco en realidad no falta.

Más sobre la misión

El explorador de Júpiter impulsado por energía solar se lanzó hace nueve años hoy, el 5 de agosto de 2011. Y el mes pasado marcó el cuarto aniversario de su llegada a Júpiter. Desde que entró en la órbita del gigante gaseoso, Juno ha realizado 27 sobrevuelos científicos y ha registrado más de 300 millones de millas (483 millones de kilómetros).

JPL, una división de Caltech en Pasadena, California, gestiona la misión Juno para el investigador principal, Scott Bolton, del Southwest Research Institute en San Antonio. Juno es parte del Programa Nuevas Fronteras de la NASA, que se administra en el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama, para la Dirección de Misiones Científicas de la agencia en Washington. Lockheed Martin Space en Denver construyó y opera la nave espacial.