El exceso de velocidad a través de la atmósfera sobre el ecuador de Júpiter es una corriente en chorro este-oeste que invierte el rumbo en un horario casi tan predecible como el de un tren de Tokio. Ahora, un equipo dirigido por la NASA ha identificado qué tipo de ola obliga a este jet a cambiar de dirección.
Se han identificado corrientes de chorro ecuatoriales similares en Saturno y en la Tierra, donde una rara alteración del patrón de viento habitual complicó pronósticos meteorológicos a principios de 2016. El nuevo estudio combina el modelado de la atmósfera de Júpiter con observaciones detalladas realizadas a lo largo de cinco años Telescope Facility, o IRTF, en Hawai'i. Los hallazgos podrían ayudar a los científicos a comprender mejor la atmósfera dinámica de Júpiter y otros planetas, incluidos los que están más allá de nuestro sistema solar.
Júpiter es mucho más grande que la Tierra, mucho más lejos del Sol, gira mucho más rápido y tiene una composición muy diferente, pero resulta ser un excelente laboratorio para comprender este fenómeno ecuatorial", dijo Rick Cosentino, un becario postdoctoral de la NASA. Goddard Space Flight Center en Greenbelt, Maryland, y autor principal del artículo publicado en el Journal of Geophysical Research-Planets.
La corriente en chorro ecuatorial de la Tierra fue descubierta después de que los observadores vieran restos de la erupción de 1883 del volcán Krakatoa transportado por un viento hacia el oeste en la estratosfera, la región de la atmósfera donde los aviones modernos alcanzan la altitud de crucero. Más tarde, los globos meteorológicos documentaron un viento hacia el este en la estratosfera. Los científicos finalmente determinaron que estos vientos revirtieron el curso regularmente y que ambos casos eran parte del mismo fenómeno.
El patrón alterno comienza en la estratosfera inferior y se propaga hacia el límite con la troposfera, o capa más baja de la atmósfera. En su fase hacia el este, se asocia con temperaturas más cálidas. La fase hacia el oeste está asociada con temperaturas más frías. El patrón se llama oscilación cuasi-bienal de la Tierra, o QBO, y un ciclo dura aproximadamente 28 meses. La fase de la QBO parece influir en el transporte de ozono, vapor de agua y contaminación en la atmósfera superior, así como en la producción de huracanes.
El ciclo de Júpiter se llama oscilación cuasi cuadrienal o QQO, y dura aproximadamente cuatro años terrestres. Saturno tiene su propia versión del fenómeno, la oscilación cuasi periódica, con una duración de aproximadamente 15 años terrestres. Los investigadores tienen una comprensión general de estos patrones, pero aún están averiguando cuánto contribuyen los distintos tipos de ondas atmosféricas a conducir las oscilaciones y cuán similares son entre sí los fenómenos.
Estudios previos de Júpiter habían identificado la QQO midiendo las temperaturas en la estratosfera para inferir la velocidad y dirección del viento. El nuevo conjunto de medidas es el primero en abarcar un ciclo completo del QQO y cubre un área mucho más grande de Júpiter. Las observaciones se extendieron a lo largo de un amplio rango vertical y abarcaron latitudes desde aproximadamente 40 grados norte hasta aproximadamente 40 grados sur. El equipo logró esto montando un instrumento de alta resolución llamado TEXES, abreviación de Texas Echelon Cross Echelle Spectrograph, en el IRTF.
"Estas mediciones fueron capaces de sondear finas láminas verticales de la atmósfera de Júpiter", dijo la coautora Amy Simon, una científica de Goddard que se especializa en atmósferas planetarias. "Los conjuntos de datos anteriores tenían una resolución más baja, por lo que las señales estaban esencialmente sucias en una gran parte de la atmósfera".
El equipo descubrió que el chorro ecuatorial se extiende bastante alto en la estratosfera de Júpiter. Debido a que las mediciones abarcaron una región tan grande, los investigadores pudieron eliminar varios tipos de ondas atmosféricas de ser los principales contribuyentes al QQO, dejando a las ondas de gravedad como el principal impulsor. Su modelo supone que las ondas de gravedad se producen por convección en la atmósfera inferior y viajan hacia la estratosfera, donde obligan al QQO a cambiar de dirección.
Los resultados de las simulaciones fueron una excelente coincidencia con el nuevo conjunto de observaciones, lo que indica que identificaron correctamente el mecanismo. En la Tierra, se considera que las ondas de gravedad son las principales responsables de forzar al QBO a cambiar de dirección, aunque no parecen ser lo suficientemente fuertes como para hacer el trabajo solo.
"A través de este estudio obtuvimos una mejor comprensión de los mecanismos físicos que acoplan la atmósfera superior e inferior en Júpiter y, por lo tanto, una mejor comprensión de la atmósfera como un todo", dijo Raúl Morales-Juberías, el segundo autor del artículo y asociado. profesor en el Instituto de Minería y Tecnología de Nuevo México en Socorro. "A pesar de las muchas diferencias entre la Tierra y Júpiter, los mecanismos de acoplamiento entre las atmósferas inferiores y superiores en ambos planetas son similares y tienen efectos similares. Nuestro modelo podría aplicarse para estudiar los efectos de estos mecanismos en otros planetas del sistema solar y en exoplanetas.
Imágenes y fuente NASA GODDARD
Gif: Luisa M. G.
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