La Nave Espacial Juno De La Nasa Revela Las Inusuales Tormentas Eléctricas De Júpiter: “rayos Poco Profundos” Y “mushballs”

Rayo superficial en Júpiter

Esta ilustración utiliza datos obtenidos por la misión Juno de la NASA para representar tormentas eléctricas a gran altitud en Júpiter. La sensible cámara de la Unidad de Referencia Estelar de Juno detectó destellos de relámpagos inusuales en el lado oscuro de Júpiter durante los sobrevuelos cercanos de la nave espacial al planeta. Crédito: NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Gerald Eichstädt

La nave espacial pudo haber encontrado dónde se escondía el gas incoloro en el habitante planetario más grande del sistema solar.

Nuevos resultados de NASA misión de Juno en Júpiter sugieren que el planeta más grande de nuestro sistema solar alberga lo que se llama “relámpagos poco profundos”. Una forma inesperada de descarga eléctrica, los relámpagos poco profundos se originan en las nubes que contienen una solución de amoníaco y agua, mientras que los rayos en la Tierra se originan en las nubes de agua.

Otros nuevos hallazgos sugieren que las violentas tormentas eléctricas por las que se conoce al gigante gaseoso pueden formar granizos fangosos ricos en amoníaco que el equipo científico de Juno llama “bolas de hongo”; Teorizan que las bolas de hongo esencialmente secuestran el amoníaco y el agua en la atmósfera superior y los llevan a las profundidades de la atmósfera de Júpiter.

Los hallazgos de los relámpagos poco profundos se publicarán el jueves 6 de agosto en la revista Nature, mientras que la investigación de las bolas de hongo está actualmente disponible en línea en la revista 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) por debajo de las nubes visibles, con temperaturas que rondan los 32 grados. Fahrenheit (0 grados Celsius , la temperatura a la que se congela el agua). La Voyager vio los relámpagos como puntos brillantes en la cima de 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 a las cimas de las nubes nos permitieron ver algo sorprendente, destellos más pequeños y menos profundos, que se originan en altitudes mucho más altas en la atmósfera de Júpiter de lo que se suponía 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.

Nubes de Júpiter

En el centro de esta imagen de JunoCam, se ven nubes pequeñas y brillantes “emergentes” que se elevan por encima de las características circundantes. Se cree que nubes como estas son la parte superior de las tormentas eléctricas violentas responsables de la “iluminación superficial”. Crédito: NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Kevin M. Gill © CC BY

Becker y su equipo sugieren que las poderosas tormentas eléctricas de Júpiter arrojan cristales de agua y hielo a lo alto de 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 una nueva 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.

“A 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 amoníaco-agua líquida”, dijo Becker. “En este nuevo estado, las gotas de amoníaco-agua líquida que caen pueden chocar con los cristales de agua-hielo que ascienden y electrificar las nubes. Esto fue una gran sorpresa, ya que las nubes de agua y amoníaco no existen en la Tierra “.

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 estaba 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 por explicar el agotamiento del amoníaco solo con la lluvia de agua con amoníaco, pero la lluvia no pudo llegar lo suficientemente profunda para coincidir con las observaciones. Me di cuenta de que un sólido, como una piedra de granizo, podría ser más profundo y absorber más amoníaco. Cuando Heidi descubrió 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 “.

Fábrica de bolas de hongos y relámpagos superficiales

Este gráfico muestra el proceso evolutivo de “relámpagos superficiales” y “bolas de hongo” en Júpiter. Crédito: NASA / JPL-Caltech / SwRI / CNRS

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, aumentando de tamaño 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, un 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 “.

“La combinación de estos dos resultados fue fundamental para resolver el misterio de la falta de amoníaco de Júpiter”, dijo Bolton. “Al final resultó que, el amoníaco en realidad no falta; simplemente es transportado hacia abajo mientras está disfrazado, después de haberse envuelto mezclándose con agua. La solución es muy simple y elegante con esta teoría: cuando el agua y el amoníaco están en estado líquido, son invisibles para nosotros hasta que alcanzan una profundidad en la que se evaporan, y eso es bastante profundo “.

Comprender la meteorología de Júpiter nos permite desarrollar teorías de la dinámica atmosférica para todos los planetas de nuestro sistema solar, así como para los exoplanetas que se están descubriendo fuera de nuestro sistema solar. Comparar cómo funcionan las tormentas violentas y la física atmosférica en todo el sistema solar permite a los científicos planetarios probar teorías en diferentes condiciones.

Más sobre la misión

El explorador de Júpiter impulsado por energía solar se lanzó hace nueve años, 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, administra 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.

Para más información sobre esta investigación, lea “Mushballs”: Granizo exótico rico en amoníaco arroja nueva luz sobre el clima de Júpiter.

Referencias:

“Pequeños relámpagos de tormentas eléctricas poco profundas en Júpiter” por Heidi N. Becker, James W. Alexander, Sushil K. Atreya, Scott J. Bolton, Martin J. Brennan, Shannon T. Brown, Alexandre Guillaume, Tristan Guillot, Andrew P . Ingersoll, Steven M. Levin, Jonathan I. Lunine, Yury S. Aglyamov y Paul G. Steffes, 5 de agosto de 2020, Nature .
DOI: 10.1038 / s41586-020-2532-1

‘Tormentas y el agotamiento del amoníaco en Júpiter: I. Microfísica de las “bolas de hongo”‘ por Tristan Guillot, David J. Stevenson, Sushil K. Atreya, Scott J. Bolton y Heidi N. Becker, 5 de agosto de 2020, Journal of Geophysical Research : Planetas .
DOI: 10.1029 / 2020JE006404

“Tormentas y agotamiento del amoniaco en Júpiter: II. Explicando las observaciones de Juno ”por Tristan Guillot, Cheng Li, Scott J. Bolton, Shannon T. Brown, Andrew P. Ingersoll, Michael A. Janssen, Steven M. Levin, Jonathan I. Lunine, Glenn S. Orton, Paul G. Steffes y David J. Stevenson, 3 de agosto de 2020, Journal of Geophysical Research: Planets .
DOI: 10.1029 / 2020JE006403

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