Miden por vez primera potentes vientos estratosféricos en Júpiter

Júpiter es famoso por sus distintivas bandas rojas y blancas: nubes arremolinadas de gas en movimiento que los astrónomos utilizan tradicionalmente para rastrear los vientos de la atmósfera inferior de Júpiter. Los astrónomos también han visto, cerca de los polos de Júpiter, los vívidos resplandores conocidos como auroras, que parecen estar asociados con fuertes vientos en la atmósfera superior del planeta. Pero, hasta ahora, los nunca se había podido medir de forma directa los patrones de los vientos que tienen lugar entre estas dos capas atmosféricas, en la estratosfera.

Utilizando el conjunto ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), del que el Observatorio Europeo Austral (ESO) es socio, un equipo de astrónomos ha medido por primera vez, de forma directa, los vientos de la atmósfera media de Júpiter. Al analizar las secuelas de una colisión de trozos de cometa que tuvo lugar en la década de 1990, los investigadores han descubierto que, cerca de los polos de Júpiter, se desencadenaron vientos de una enorme potencia, con velocidades de hasta 1450 kilómetros por hora. Ese conjunto de vientos podría representar lo que el equipo ha descrito como una «bestia meteorológica única en nuestro Sistema Solar».

Medir las velocidades del viento en la estratosfera de Júpiter utilizando técnicas de seguimiento de nubes es imposible debido a la ausencia de nubes en esta parte de la atmósfera. Sin embargo, los astrónomos obtuvieron una ayuda alternativa para poder llevar a cabo estas mediciones: el cometa Shoemaker-Levy 9, que colisionó con el gigante gaseoso de manera espectacular en 1994. Este impacto produjo nuevas moléculas en la estratosfera de Júpiter, donde se han estado moviendo con los vientos desde entonces.

Un equipo de astrónomos, dirigido por Thibault Cavalié, del Laboratorio de Astrofísica de Burdeos (Francia), ha rastreado una de estas sustancias químicas (cianuro de hidrógeno) para medir directamente los «chorros» estratosféricos en Júpiter. Los científicos usan la palabra «chorros» para referirse a bandas estrechas de viento en la atmósfera, como las corrientes de chorro de la Tierra.

“El resultado más espectacular es la presencia de fuertes chorros, con velocidades de hasta 400 metros por segundo, que se encuentran bajo la aurora, cerca de los polos”, afirma Cavalié. Estas velocidades de viento, equivalentes a unos 1450 kilómetros por hora, son más del doble de las velocidades máximas de tormenta alcanzadas en la Gran Mancha Roja de Júpiter y más del triple de la velocidad del viento medida en los tornados más fuertes de la Tierra.

“Nuestra detección indica que estos chorros podrían comportarse como un vórtice gigante con un diámetro de hasta cuatro veces el de la Tierra y unos 900 kilómetros de altura”, explica el coautor, Bilal Benmahi, también del Laboratorio de Astrofísica de Burdeos. “Un vórtice de este tamaño sería una bestia meteorológica única en nuestro Sistema Solar”, añade Cavalié.

Los astrónomos conocían los fuertes vientos que hay cerca de los polos de Júpiter, pero en una parte mucho más alta de la atmósfera, cientos de kilómetros por encima del área en la que se centra el nuevo estudio, titulado «First direct measurement of auroral and equatorial jets in the stratosphere of Jupiter» y que se ha publicado en la revista Astronomy & Astrophysics. Estudios previos predijeron que estos vientos de la atmósfera superior disminuirían en velocidad y desaparecerían mucho antes de llegar a una zona tan profunda como la estratosfera. Según Cavalié, “los nuevos datos de ALMA nos dicen lo contrario”, y añade que encontrar estos fuertes vientos estratosféricos cerca de los polos de Júpiter fue una «verdadera sorpresa».

El equipo utilizó 42 de las 66 antenas de alta precisión del ALMA, ubicadas en el desierto de Atacama, en el norte de Chile, para analizar las moléculas de cianuro de hidrógeno que se han estado moviendo en la estratosfera de Júpiter desde el impacto del cometa Shoemaker-Levy 9. Los datos del ALMA les permitieron medir el efecto Doppler (pequeños cambios en la frecuencia de la radiación emitida por las moléculas) causado por los vientos en esta región del planeta. “Al medir este cambio, pudimos deducir la velocidad de los vientos de manera muy similar a como se hace para deducir la velocidad de un tren que pasa, por el cambio en la frecuencia del silbato del tren”, explica el coautor del estudio, Vincent Hue, científico planetario del Instituto de Investigación Southwest, en Estados Unidos.

Además de los sorprendentes vientos polares, el equipo utilizó el ALMA para confirmar, también por primera vez, la existencia de fuertes vientos estratosféricos alrededor del ecuador del planeta midiendo directamente su velocidad. Los chorros detectados en esta parte del planeta tienen velocidades medias de unos 600 kilómetros por hora.

El tiempo de telescopio empleado por el ALMA para llevar a cabo las observaciones con las que se rastrearon los vientos estratosféricos, tanto en los polos como en el ecuador de Júpiter, fue de menos de 30 minutos. “Los altos niveles de detalle que logramos en este corto espacio de tiempo demuestran realmente la capacidad de las observaciones del ALMA”, dice Thomas Greathouse, científico del Instituto de Investigación Southwest (EE.UU.) y coautor del estudio. “Para mí es asombroso poder ver la primera medición directa de estos vientos”.

“Estos resultados del ALMA abren una nueva ventana para el estudio de las regiones de Júpiter con auroras, algo realmente inesperado hace tan solo unos meses”, afirma Cavalié. “También preparan el escenario para mediciones similares, pero más extensas, que realizarán la misión JUICE y su instrumento de ondas submilimétricas”, añade Greathouse, refiriéndose al JUpiter ICy moons Explorer (explorador de las lunas heladas de Júpiter) de la Agencia Espacial Europea, que se espera se lance al espacio el próximo año.

El Telescopio Extremadamente Grande (ELT) del ESO, basado en tierra y que verá su primera luz a finales de esta década, también explorará Júpiter. El ELT será capaz de hacer observaciones muy detalladas de las auroras del planeta, dándonos más información sobre su atmósfera.