¿Podrían las olas de calor de Júpiter ayudar a resolver una crisis energética planetaria?

Júpiter ha sido inusualmente prominente tanto en los titulares como en el cielo nocturno en los últimos meses, y no solo porque el gigante gaseoso hizo Acercamiento más cercano a la Tierra A los 59, sino también porque hacía un calor sorprendente. Los investigadores anunciaron recientemente el descubrimiento de un inesperado régimen de calor de 700 grados Celsius en la atmósfera superior del planeta. Este descubrimiento podría arrojar luz sobre por qué los planetas gigantes de nuestro sistema solar son tan sorprendentemente cálidos.

«Ola de calor» planetaria

La atmósfera ondulante de Júpiter es famosa por sus muchas bandas de nubes, tormentas y la Gran Mancha Roja. Las observaciones en primer plano solo comenzaron con la sonda Pioneer en la década de 1970, y el planeta aún puede sorprender.

Debido a que está tan lejos del sol y recibe menos del 4% de la luz solar que recibe la Tierra, los modelos de temperatura predicen que la parte superior de la nube de Júpiter debería estar a -70 ℃. Sin embargo, los investigadores que presentaron los resultados en la conferencia Europlanet Science 2022 lo midieron en más de 400 grados centígrados. La conferencia se llevó a cabo en Granada, España, en septiembre.

Los investigadores describen la discrepancia entre el modelado y la medición como una «crisis de energía», y agregan que la atmósfera superior no astronómica de Júpiter (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno) «es cientos de grados más cálida de lo que se esperaría según el calentamiento solar». sola, motivando la búsqueda de fuentes de calor perdido. En el caso de Júpiter, creen que el calor lo generan los vientos solares que levantan las auroras boreales en los polos. A diferencia de la aurora transterrestre, la aurora joviana siempre está presente y puede elevar las temperaturas polares por encima de los 700°C.

El equipo escribió en PowerPoint. «Estos hallazgos se suman a nuestro conocimiento del tiempo y el clima de la atmósfera superior de Júpiter, que es de gran ayuda para resolver la ‘crisis energética’ que ha afectado a los planetas gigantes».

James O’Donogh, el científico planetario de la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón que presentó los hallazgos, ha pasado unos 10 años tratando de desentrañar el misterio de por qué los planetas gigantes son más cálidos de lo que deberían ser. Él y sus colegas utilizaron datos de observación de alta resolución espectrómetro de infrarrojo cercano En el telescopio Keck II en Mauna Kea en Hawai para analizar el gradiente de temperatura entre los polos de Júpiter y el ecuador. Examinaron las emisiones de hidrógeno triatómico (H .).₃⁺) Los iones, partículas cargadas eléctricamente que se encuentran en todas partes en la atmósfera superior de Júpiter, se utilizan como modelo para derivar los valores de temperatura.

Encontraron una pendiente suave entre los polos y el ecuador, lo que indica que la aurora está causando el calentamiento, pero también encontraron lo que llaman una «ola de calor» que se extiende desde los polos a latitudes más bajas. Se observó que la ola de calor, cuyo diámetro era de más de 130 mil kilómetros (unos 10 diámetros terrestres), se desplazaba hacia el ecuador a una velocidad de miles de kilómetros por hora.

Durante un período de reposo anterior, la magnetosfera de Júpiter estuvo poblada, como de costumbre, por plasma procedente de la luna volcánica Io. La densa bolsa de viento solar probablemente energizó el sistema, lo que resultó en deposición de partículas cargadas En la aurora boreal se acelera en la atmósfera y parece calentarse significativamente.

«Fue necesario que el campo magnético de Júpiter se comprimiera con el viento solar para sacudirlo como una bola de nieve», dijo O’Donoghue. Describió una «gran descarga de calor en la aurora boreal» donde no tenían adónde ir. Como resultado, el calor «expandirá fuertemente la atmósfera, moviéndose hacia el ecuador y los polos… alrededor del planeta se ve esta ola de calor gigante».

DESCUBRE OPORTUNIDAD

Los investigadores se centraron solo en el hemisferio norte en el día exacto estudiado (25 de enero de 2017), pero O’Donoghue especuló que podrían haber visto una característica similar en el sur. Cuando se le preguntó por qué nuestra comprensión de la temperatura de la atmósfera de Júpiter es pobre, O’Donoghue ofreció dos razones. Una de las razones, señaló, es que hay relativamente pocos académicos que se centren en el tema. Otra es que hay pocos telescopios lo suficientemente grandes para observaciones de tan alta resolución, y no hay datos disponibles. Su equipo tuvo suerte porque sucedió en base a la evidencia de una gran y densa bolsa de viento solar que golpeó a Júpiter en el momento justo.

«Fue una especie de descubrimiento casual que ocurrió en ese conjunto de datos», dijo O’Donoghue.

No se pensaba que el viento solar jugara un papel en la magnetosfera de Júpiter, pero los científicos han estado cuestionando la relación desde entonces. pionero 10 Apuntes de hace décadas. Hallazgos recientes muestran que «el viento solar sí altera las propiedades de la magnetosfera de Júpiter, al menos durante eventos en los que el planeta choca con una densa corriente de partículas de viento solar». atrios socialesprofesor de ciencias climáticas y espaciales y director de ingeniería del Laboratorio de Ciencias Planetarias de la Universidad de Michigan en Ann Arbor, que no participó en el estudio.

Atria agregó que los resultados no resuelven por completo el problema de la crisis energética en los planetas grandes, y señaló que las sondas espaciales y otras observaciones encontraron mayores diferencias de temperatura con los valores esperados. Cualquier coordinación entre futuras observaciones telescópicas de H.₃⁺ De la Tierra y Observación del Jovian Infrared Auroral Mapper de la misma de Nave espacial Juno en Júpitercombinado con un análisis combinado que también utiliza datos de magnetosfera y aurora recopilados en Juno, contribuiría en gran medida a resolver la cuestión de [the] Crisis energética en planetas gigantes.

O’Donoghue y sus colegas esperan trabajar con los operadores de Juno para obtener un conjunto de datos adjunto que pueda mostrar cuándo y en qué medida Júpiter se vio afectado por eventos de viento solar. Los datos sólidos podrían servir como respaldo para el modelo de viento solar que está utilizando el equipo. Cuando el sol entra en un fase más activaLos investigadores esperan encontrar más olas de calor y recopilar lecturas detalladas sobre el tamaño, la frecuencia y otras variables, así como si está ocurriendo un fenómeno similar en Júpiter.

«Intentaremos rastrear las olas futuras; es difícil planificar estas cosas», dijo O’Donoghue. «Necesitamos que el Sol comience a restar una masa coronal o algo así, y con suerte podemos programar nuestra observación para estar en Júpiter en ese momento».

—Tim Hornyak (Tweet incrustado), un escritor científico

La frase: Hornyak, T. (2022), ¿Pueden las olas de calor de Júpiter ayudar a resolver la crisis energética planetaria?, eos, 103, https://doi.org/10.1029/2022EO220520. Publicado el 9 de noviembre de 2022.

Texto © 2022. Los autores. CC BY-NC-ND 3.0.0 Actualizar
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