El Universo es demasiado grande para pretender comprenderlo uno solo. La investigación astronómica aúna los esfuerzos de muchos científicos que comparten un campo de interés, sea la corona solar, la Radiación de Fondo Cósmico de Microondas o la atmósfera de Júpiter, por poner algunos ejemplos. Esta última protagonizó en marzo de 2007 un bonito caso de colaboración internacional: dos tormentas espectaculares que tuvieron lugar en dicho planeta gigante fueron observadas con telescopios desde la Tierra y el espacio por decenas de astrónomos profesionales y aficionados. Por Annia Domenech de Caos y Ciencia.
CAOS Y CIENCIA
Júpiter es observado continuamente con diversos programas de investigación. Para ello se utilizan varios tipos de instrumentos: los telescopios terrestres, los telescopios en órbita como el Hubble y las sondas espaciales. Entre éstas se puede mencionar la Cassini, yendo hacia Saturno; la New Horizons, camino de Plutón, y la Galileo, que acabó su viaje desintegrándose en la atmósfera joviana. Con frecuencia, la información que se consigue a través de las observaciones requiere años para ser procesada por los astrofísicos.
No hay que olvidar en el estudio del Sistema Solar la gran contribución de los astrónomos aficionados que, con telescopios de 50 cm a 1 m de espejo, realizan un trabajo necesario fotografiando cada noche planetas como Júpiter y Saturno, monitorizándolos y avisando cuando hay "algo" que merece la pena. En el caso de la perturbación en la atmósfera de Júpiter, tuvo a bien ocurrir coincidiendo con observaciones del planeta con el Telescopio Espacial Hubble, cuyo director otorgó, además, tiempo discrecional para que se pudiera seguir el fenómeno en el tiempo. En palabras de Agustín Sánchez-Lavega, coordinador de la investigación sobre las tormentas y profesor de la Universidad del País Vasco, "Por fortuna, capturamos el inicio de la tormenta con el Hubble y vimos cómo crecía rápidamente desde unos 400 kilómetros hasta más de 2.000 en menos de 24 horas".
Una vez detectado el cambio en el planeta, otros telescopios fueron apuntados rápidamente hacia él como el Infrared Telescope Facility (IRTF), en Hawaii; y el Telescopio Nazionale Galileo (TNG), en la isla canaria de La Palma, entre otros. Se consiguió monitorizar esa peculiar "actividad meteorológica" desde el principio hasta el final, con instrumentos muy especializados en el visible y el infrarrojo, y con una excelente resolución espacial y espectral.
Lo que vieron todos estos telescopios no era nada que no hubiera ocurrido antes, lo especial eran las dimensiones del evento. En la llamada banda templada norte del planeta continuamente se distinguen pequeñas tormentas que se desarrollan y desaparecen. En esa ocasión, una de ellas creció y creció, llegando a ser tan brillante que la podían seguir los observadores desde Tierra con telescopios pequeños. Poco después apareció una segunda tormenta de similares características. Durante varias semanas, se distinguieron dos cúmulos de nubes muy blancos, de gran brillo y altura. Llenaron la región donde se encontraban de turbulencias que, finalmente, acabaron devorando a las propias tormentas.
Cuando se extinguieron, se vio que esos torreones convectivos gigantescos habían modificado completamente la apariencia de las nubes de esa región. Sin embargo, no tuvieron ningún efecto sobre el modo en que soplaban los vientos allí, que resultaron ser muy estables frente a una perturbación dinámica tan grande. Aparentemente, estas dos tormentas (sí, una seguida de otra) aparecen con cierta periodicidad, aproximadamente cada quince años según los registros históricos, y siempre siguen el mismo patrón. Sorprendentemente, no parecen tener ninguna relación con el ciclo natural del planeta.
La energía que inyecta el Sol en la Tierra provoca los huracanes, las borrascas, los anticiclones… ¿cuál es la fuente principal de energía que provoca en Júpiter desde la gran mancha roja hasta la estructura bandeada del planeta o estos fenómenos? La gran mancha roja es la estructura atmosférica más visible y característica del planeta. Es un vórtice, como una especie de huracán gigantesco. Se desconoce cómo siendo tan gigantesca puede permanecer estable en el tiempo. El trabajo realizado por el Grupo de Ciencias Planetarias de la Universidad del País Vasco junto con grupos de investigación de la Universidad de Berkeley, del Jet Propulsión Laboratory de la NASA y la Universidad de Oxford, entre otros, señala que la fuente de energía no es el Sol, sino el propio calor interno liberado por el planeta. Ahora mismo la zona está aparentemente tranquila, pero no puede desestimarse que se desarrollen allí fenómenos parecidos a los que siguieron a la perturbación en años anteriores, como una especie de óvalos. Los resultados de este estudio fueron publicados en portada a principios de año en la revista Nature.
La atmósfera de Júpiter es diferente a la de la Tierra pues está compuesta principalmente de hidrógeno y helio, dos gases muy ligeros. Sin embargo, se parece a ella en la formación de nubes, de agua como las terrestres, pero también de amoníaco o hidrosulfuro de amonio, que se posicionan a diferentes alturas.
Observando la atmósfera joviana en varias longitudes de onda se realiza una especie de sondeo en capas. A diferentes alturas, las nubes y las nieblas situadas allí están reflejando la radiación solar de un modo distinto según su composición, lo que permite deducir las características de la atmosfera en cada una de sus partes. Por ejemplo, las partículas que conforman las nubes superiores tienen tamaños pequeños comparados con la radiación infrarroja, que atraviesa esas nubes sin casi notarlas, mientras que el ultravioleta se ve interceptado. Esta información se obtiene gracias al análisis de la luz reflejada.
El hecho de que las tormentas llegaran a niveles tan altos, excluye que sean debidas a nubes que no sean de agua, puesto que las otras no poseen la suficiente energía. Este tipo de eventos pueden dar información sobre niveles atmosféricos mucho más profundos que los que es posible estudiar en ausencia de ellos, por lo cual es importante no desaprovechar estas oportunidades.
Igual que ocurre con la Astronomía, en la Física de las Atmósferas no se pueden hacer experimentos en el laboratorio. La única posibilidad de avanzar en su conocimiento es analizar las muestras que ofrece la naturaleza en otras atmósferas, diferentes a las que tenemos en nuestro planeta, y analizar cómo se comportan esos fluidos en diversas condiciones. También se puede recurrir a modelos numéricos, realizados a partir de los datos obtenidos, y que permiten sondear más profundamente en la atmósfera de un planeta. Con varios modelos numéricos que cubren aspectos tan diferentes como la estructura vertical de las nubes, el desarrollo vertical de las tormentas y su expansión al llegar a las capas estables, el Grupo de Ciencias Planetarias (UPV) ha podido investigar que el viento en Júpiter no es un fenómeno que se limite a la parte más externa del planeta, sino que se reproduce en las zonas más profundas. La importancia de este descubrimiento radica en que se desconoce cómo se ha organizado la dinámica actual en su atmósfera.
Santiago Pérez Hoyos, investigador del Grupo de Ciencias Planetarias de la UPV, puntualiza que en ciencia debe haber "una observación, una modelización, una predicción y una nueva observación que confirme los modelos sobre el fenómeno en cuestión". Por ello considera el caso de las tormentas de Júpiter paradigmático: "las observaciones no sólo han dado datos sobre el fenómeno en sí, sino que éste ha servido como herramienta para profundizar hasta niveles a los que no vamos a poder llegar en mucho tiempo. A la larga, nuestras predicciones sobre cómo funciona la atmósfera en esas capas tan profundas van a confirmarse o desmentirse con otros fenómenos que puedan tener lugar". Mientras continúa el tratamiento y análisis de muchos de los datos obtenidos durante las dos famosas tormentas, los investigadores permanecen a la espera de lo que futuras perturbaciones en la atmósfera joviana puedan contarles.
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