Un estudio de 40 años encontró misteriosos patrones de temperatura en Júpiter

Basado en parte en datos de generaciones de misiones de la NASA, incluidas la Voyager y Cassini de la NASA, el trabajo podría ayudar a los científicos a determinar cómo predecir el clima en Júpiter.

Los científicos han completado el estudio más largo jamás realizado para rastrear las temperaturas en la troposfera superior de Júpiter, la capa de la atmósfera donde ocurre el clima del planeta gigante y donde se forman las distintivas nubes con rayas de colores.

El trabajo, realizado durante cuatro décadas reuniendo datos de naves espaciales de la NASA y observaciones de telescopios terrestres, encontró patrones inesperados en cómo las temperaturas de los cinturones y regiones de Júpiter cambian con el tiempo. El estudio es un paso importante hacia una mejor comprensión de lo que impulsa el clima en el planeta más grande de nuestro sistema solar y, finalmente, poder predecirlo.

La troposfera de Júpiter y la Tierra tienen mucho en común: es donde se forman las nubes y ocurren las tormentas. Para comprender esta actividad climática, los científicos deben estudiar ciertas propiedades, como el viento, la presión, la humedad y la temperatura. Sabían desde las misiones Pioneer 10 y 11 en la década de 1970 que las temperaturas más frías generalmente se asocian con las bandas más claras y blancas de Júpiter (conocidas como regiones), mientras que las bandas marrones más oscuras (conocidas como cinturones) son ubicaciones más cálidas. Temperaturas.

Pero no ha habido suficientes conjuntos de datos para comprender cómo pueden variar las temperaturas a largo plazo. La nueva investigación, publicada el 19 de diciembre astronomía natural, abre camino al estudiar imágenes del resplandor infrarrojo brillante (invisible para el ojo humano) que se eleva desde las regiones más cálidas de la atmósfera, y mide directamente las temperaturas de Júpiter sobre las nubes de colores. Los científicos recogieron estas imágenes a intervalos regulares durante tres de las órbitas de Júpiter alrededor del sol, cada una con una duración de 12 años terrestres.

En el proceso, encontraron que las temperaturas de Júpiter suben y bajan después de períodos específicos no relacionados con las estaciones o cualquier otro ciclo conocido por los científicos. Debido a que Júpiter tiene estaciones débiles (el planeta está inclinado sobre su eje solo 3 grados, en comparación con la elevación de la Tierra de 23,5 grados), los científicos no esperaban que las temperaturas en Júpiter variaran en ciclos tan regulares.

El estudio también reveló una relación misteriosa entre los cambios de temperatura en regiones separadas por miles de kilómetros: a medida que las temperaturas subieron en latitudes específicas en Hemisferio norteDescendieron a las mismas latitudes en el hemisferio sur, como una imagen especular a través del ecuador.

«Este fue el más sorprendente de todos», dijo Glenn Orton, investigador principal del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y autor principal del estudio. «Encontramos una relación entre cómo varían las temperaturas en latitudes muy distantes. Es similar al fenómeno que vemos en la Tierra, donde los patrones del tiempo y el clima en una región pueden tener un efecto marcado en el tiempo en otra, con patrones de variación que parecen ‘ conectado remotamente’.» a través de grandes distancias a través de la atmósfera.

El próximo desafío es descubrir qué causa estos cambios cíclicos y aparentemente sincrónicos.

«Hemos resuelto una pieza del rompecabezas ahora, que es que la atmósfera exhibe estos ciclos naturales», dijo el coautor Lee Fletcher de la Universidad de Leicester en Inglaterra. «Para comprender qué está impulsando estos patrones y por qué ocurren en estas escalas de tiempo específicas, necesitamos explorar tanto las capas nubladas como debajo de las nubes».

Una posible explicación se hizo evidente en el ecuador: los autores del estudio encontraron que los cambios en las temperaturas más altas, en la estratosfera, parecían subir y bajar en un patrón que contradice la forma en que se comportan las temperaturas en la troposfera, lo que sugiere que los cambios en la estratosfera influyen en los cambios en . en la troposfera y viceversa.

décadas de notas

Orton y sus colegas comenzaron el estudio en 1978. Durante la duración de su investigación, escribieron propuestas varias veces al año para ganar tiempo de observación en tres grandes telescopios en todo el mundo: el Very Large Telescope en Chile, así como el Infrared Telescope Facility de la NASA y el Telescopio Subaru en los Observatorios Monaki en Hawái.

Durante las primeras dos décadas del estudio, Orton y sus colegas viajaron por turnos a esos observatorios, reuniendo información sobre las temperaturas que eventualmente les permitiría conectar los puntos. (A principios de la década de 2000, se podía hacer algo de trabajo con telescopios a distancia).

Luego vino la parte difícil: reunir varios años de observaciones de varios telescopios e instrumentos científicos para buscar patrones. A estos académicos experimentados se unieron en su estudio a largo plazo varios pasantes de pregrado, ninguno de los cuales había nacido cuando comenzó el estudio. Son estudiantes de Caltech en Pasadena, California; Cal Poly Pomona en Pomona, California; la Universidad Estatal de Ohio en Columbus, Ohio; y Wellesley College en Wellesley, Massachusetts.

Los científicos esperan que el estudio eventualmente los ayude a predecir el clima en Júpiter, ahora que tienen una comprensión más detallada del mismo. La investigación podría contribuir al modelado climático, con simulaciones por computadora de los ciclos de temperatura y cómo afectan el clima, no solo para Júpiter, sino para todos los planetas gigantes de nuestro sistema solar y más allá.

mide esto la temperatura Los cambios y períodos a lo largo del tiempo, dijo Fletcher, son un paso para tener finalmente un pronóstico completo del clima de Júpiter, si podemos relacionar la causa y el efecto en la atmósfera de Júpiter. otros planetas gigantes para ver si muestran patrones similares”.