Utilizando el telescopio espacial James Webb , los científicos observaron la región situada sobre la icónica Gran Mancha Roja de Júpiter y descubrieron una serie de características nunca antes vistas. La región, que antes se creía que no tenía nada de particular en su naturaleza, alberga una variedad de estructuras y actividades intrincadas.
Las recientes observaciones realizadas por el telescopio NIRSpec de Webb revelaron detalles sorprendentes sobre la atmósfera superior de Júpiter, en particular sobre la Gran Mancha Roja, que muestran estructuras complejas influenciadas por las ondas gravitacionales. Estos hallazgos, captados con las capacidades de alta resolución de Webb, podrían respaldar la misión Jupiter Icy Moons Explorer (Juice), mejorando así nuestra comprensión de Júpiter y sus lunas.
Descubriendo la atmósfera de Júpiter
Júpiter es uno de los objetos más brillantes del cielo nocturno y se puede ver fácilmente en una noche despejada. Aparte de las brillantes luces del norte y del sur en las regiones polares del planeta, el resplandor de la atmósfera superior de Júpiter es débil y, por lo tanto, resulta complicado para los telescopios terrestres discernir detalles en esta región. Sin embargo, la sensibilidad infrarroja del telescopio Webb permite a los científicos estudiar la atmósfera superior de Júpiter por encima de la infame Gran Mancha Roja con un detalle sin precedentes.
La atmósfera superior de Júpiter es la interfaz entre el campo magnético del planeta y la atmósfera subyacente. Aquí se pueden ver los brillantes y vibrantes espectáculos de las auroras boreales y australes, que se alimentan del material volcánico expulsado por la luna de Júpiter, Ío. Sin embargo, más cerca del ecuador, la estructura de la atmósfera superior del planeta está influenciada por la luz solar entrante. Debido a que Júpiter recibe solo el 4% de la luz solar que se recibe en la Tierra, los astrónomos predijeron que esta región sería de naturaleza homogénea.
La Gran Mancha Roja de Júpiter fue observada por el Espectrógrafo de Infrarrojo Cercano (NIRSpec) del Webb en julio de 2022, utilizando las capacidades de la Unidad de Campo Integral del instrumento. Las observaciones de Early Release Science del equipo buscaban investigar si esta región era de hecho opaca, y la región sobre la icónica Gran Mancha Roja fue el objetivo de las observaciones del Webb. El equipo se sorprendió al descubrir que la atmósfera superior alberga una variedad de estructuras intrincadas, incluidos arcos oscuros y puntos brillantes, en todo el campo de visión.
Hallazgos sorprendentes por encima de la Gran Mancha Roja
“Pensábamos, quizás ingenuamente, que esta región sería realmente aburrida”, comentó el líder del equipo Henrik Melin, de la Universidad de Leicester en el Reino Unido. “De hecho, es tan interesante como la aurora boreal, si no más. Júpiter nunca deja de sorprender”.
Aunque la luz emitida por esta región es impulsada por la luz solar, el equipo sugiere que debe haber otro mecanismo que altera la forma y la estructura de la atmósfera superior.
“Una forma de cambiar esta estructura es mediante ondas gravitacionales, similares a las olas que se estrellan en una playa y crean ondulaciones en la arena”, explicó Henrik. “Estas ondas se generan en las profundidades de la turbulenta atmósfera inferior, alrededor de la Gran Mancha Roja, y pueden viajar a gran altitud, modificando la estructura y las emisiones de la atmósfera superior”.
Observaciones futuras e implicaciones
El equipo explica que estas ondas atmosféricas pueden observarse en la Tierra en ocasiones, sin embargo, son mucho más débiles que las observadas en Júpiter por el Webb. También esperan realizar observaciones de seguimiento de estos intrincados patrones de ondas con el Webb en el futuro para investigar cómo se mueven los patrones dentro de la atmósfera superior del planeta y para desarrollar nuestra comprensión del presupuesto energético de esta región y cómo las características cambian con el tiempo.
Estos hallazgos también podrían servir de apoyo a la misión Juice , lanzada el 14 de abril de 2023, que explorará las lunas heladas de Júpiter. Juice realizará observaciones detalladas de Júpiter y sus tres grandes lunas oceánicas (Ganímedes, Calisto y Europa ) con un conjunto de instrumentos de teledetección, geofísicos e in situ. La misión caracterizará estas lunas como objetos planetarios y posibles hábitats, explorará en profundidad el complejo entorno de Júpiter y estudiará el sistema de Júpiter en su conjunto como arquetipo de los gigantes gaseosos del Universo.
Reflexiones sobre el impacto de la investigación
Estas observaciones se tomaron como parte del programa de Ciencia de Lanzamiento Temprano #1373: Observaciones del ERS del Sistema Joviano como demostración de las capacidades del JWST para la ciencia del Sistema Solar (Co-PI: I. de Pater, T. Fouchet).
“Esta propuesta del ERS se redactó en 2017”, compartió Imke de Pater, miembro del equipo de la Universidad de California en Berkeley . “Uno de nuestros objetivos había sido investigar por qué la temperatura sobre la Gran Mancha Roja parecía ser alta, como lo habían revelado en ese momento las observaciones recientes con el Telescopio Infrarrojo de la NASA . Sin embargo, nuestros nuevos datos mostraron resultados muy diferentes”.
Estos resultados han sido publicados en Nature Astronomy.
Referencia: “Irregularidades ionosféricas en Júpiter observadas por el JWST” por Henrik Melin, J. O'Donoghue, L. Moore, TS Stallard, LN Fletcher, MT Roman, J. Harkett, ORT King, EM Thomas, R. Wang, PI Tiranti, KL Knowles, I. de Pater, T. Fouchet, PH Fry, MH Wong, BJ Holler, R. Hueso, MK James, GS Orton, A. Mura, A. Sánchez-Lavega, E. Lellouch, K. de Kleer y MR Showalter, 21 de junio de 2024, Nature Astronomy .DOI: 10.1038/s41550-024-02305-9
Webb es el telescopio más grande y potente jamás lanzado al espacio. En virtud de un acuerdo de colaboración internacional, la ESA proporcionó el servicio de lanzamiento del telescopio, utilizando el vehículo de lanzamiento Ariane 5. En colaboración con socios, la ESA fue responsable del desarrollo y la calificación de las adaptaciones de Ariane 5 para la misión Webb y de la contratación del servicio de lanzamiento por parte de Arianespace. La ESA también proporcionó el espectrógrafo NIRSpec y el 50% del instrumento de infrarrojo medio MIRI , que fue diseñado y construido por un consorcio de institutos europeos financiados a nivel nacional (el Consorcio Europeo MIRI) en asociación con el JPL y la Universidad de Arizona.
Webb es una colaboración internacional entre la NASA, la ESA y la Agencia Espacial Canadiense (CSA).