En el remolino de la atmósfera de Júpiter, los parches sin nubes son tan excepcionales que los grandes reciben el nombre especial de "puntos calientes". Exactamente cómo se forman estos claros y por qué solo se encuentran cerca del ecuador del planeta han sido misterios durante mucho tiempo. Ahora, utilizando imágenes de la nave espacial Cassini de la NASA, los científicos han encontrado nuevas pruebas de que los puntos calientes en la atmósfera de Júpiter son creados por una onda de Rossby, un patrón que también se ve en la atmósfera y los océanos de la Tierra. El equipo descubrió que la ola responsable de los puntos calientes se desliza hacia arriba y hacia abajo a través de capas de la atmósfera como un caballo de carrusel en un carrusel.
"Esta es la primera vez que alguien ha seguido de cerca la forma de varios puntos calientes durante un período de tiempo, que es la mejor manera de apreciar la naturaleza dinámica de estas características", dijo el autor principal del estudio, David Choi, investigador postdoctoral de la NASA. trabajando en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. El artículo se publica en línea en la edición de abril de la revista Icarus.
Choi y sus colegas hicieron películas de lapso de tiempo a partir de cientos de observaciones tomadas por Cassini durante su sobrevuelo de Júpiter a fines de 2000, cuando la nave espacial hizo su aproximación más cercana al planeta. Las películas se acercan a una línea de puntos calientes entre uno de los cinturones oscuros de Júpiter y zonas blancas brillantes, aproximadamente a 7 grados al norte del ecuador. Cubriendo aproximadamente dos meses (en tiempo de la Tierra), el estudio examina los cambios diarios y semanales en los tamaños y formas de los puntos calientes, cada uno de los cuales cubre más área que Norteamérica, en promedio.
Gran parte de lo que los científicos saben sobre los puntos calientes provino de la misión Galileo de la NASA, que lanzó una sonda atmosférica que descendió a un punto caliente en 1995. Esta fue la primera, y hasta ahora única, investigación in situ de la atmósfera de Júpiter.
"Los datos de la sonda de Galileo y un puñado de imágenes de orbitadores insinuaron los vientos complejos que giraban alrededor y a través de estos puntos calientes, y plantearon preguntas sobre si eran fundamentalmente olas, ciclones o algo intermedio", dijo Ashwin Vasavada, coautor del artículo que está basado en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, y que fue miembro del equipo de imágenes de Cassini durante el sobrevuelo de Júpiter. "Las fantásticas películas de Cassini ahora muestran todo el ciclo de vida y la evolución de los puntos calientes con gran detalle".
Debido a que los puntos calientes son rupturas en las nubes, proporcionan ventanas en una capa normalmente invisible de la atmósfera de Júpiter, posiblemente hasta el nivel donde se pueden formar nubes de agua. En las imágenes, los puntos calientes aparecen sombríos, pero debido a que las capas más profundas son más cálidas, los puntos calientes son muy brillantes en las longitudes de onda infrarrojas donde se detecta el calor; de hecho, así es como obtuvieron su nombre.
Una hipótesis es que los puntos calientes ocurren cuando grandes corrientes de aire se hunden en la atmósfera y se calientan o secan en el proceso. Pero la sorprendente regularidad de los puntos calientes ha llevado a algunos investigadores a sospechar que hay una ola atmosférica involucrada. Por lo general, se alinean entre ocho y 10 puntos calientes, aproximadamente espaciados de manera uniforme, con densas nubes blancas de nubes en el medio. Este patrón podría explicarse por una ola que empuja el aire frío hacia abajo, separa las nubes y luego lleva el aire caliente hacia arriba, causando la densa capa de nubes que se ve en las plumas. El modelado por computadora ha fortalecido esta línea de razonamiento.
A partir de las películas de Cassini, los investigadores mapearon los vientos en y alrededor de cada punto caliente y penacho, y examinaron las interacciones con vórtices que pasan, además de giros de viento o vórtices en espiral, que se fusionan con los puntos calientes. Para separar estos movimientos de la corriente en chorro en la que residen los puntos calientes, los científicos también rastrearon los movimientos de pequeñas nubes "scooter", similares a las nubes cirrus en la Tierra. Esto proporcionó lo que puede ser la primera medición directa de la verdadera velocidad del viento de la corriente en chorro, que se registró a aproximadamente 300 a 450 mph (500 a 720 kilómetros por hora), mucho más rápido de lo que nadie había pensado anteriormente. Los puntos calientes deambulan al ritmo más pausado de aproximadamente 225 mph (362 kilómetros por hora).
Al descubrir estos movimientos individuales, los investigadores vieron que los movimientos de los puntos calientes se ajustan al patrón de una onda de Rossby en la atmósfera. En la Tierra, las olas de Rossby juegan un papel importante en el clima. Por ejemplo, cuando una ráfaga de aire helado del Ártico se sumerge repentinamente y congela los cultivos de Florida, una ola de Rossby está interactuando con la corriente en chorro polar y la está desviando de su curso típico. La ola viaja alrededor de nuestro planeta, pero vagabundea periódicamente de norte a sur a medida que avanza.
La ola responsable de los puntos calientes también rodea el planeta de oeste a este, pero en lugar de vagar hacia el norte y el sur, se desliza hacia arriba y hacia abajo en la atmósfera. Los investigadores estiman que esta ola puede subir y bajar de 15 a 30 millas (24 a 50 kilómetros) de altitud.
Los nuevos hallazgos deberían ayudar a los investigadores a comprender qué tan bien las observaciones devueltas por la sonda Galileo se extienden al resto de la atmósfera de Júpiter. "Y ese es otro paso para responder más preguntas que aún rodean los puntos calientes de Júpiter", dijo Choi.
