Descubriendo el interior de Júpiter: primeros resultados científicos de Juno

La sonda Juno fue lanzada hacia Júpiter en 2011 con un objetivo apasionante: descubrir cómo es el interior de Júpiter. Conocer las características del mayor planeta sistema solar no es solo una cuestión fundamental por derecho propio, sino que además nos permitirá desentrañar gran parte de los misterios asociados con la formación del sistema solar e incluso desentrañar el origen los planetas extrasolares alrededor de otras estrellas. Juno llegó a Júpiter el 27 de agosto de 2016 y se situó en una órbita con un perijovio de tan solo 4.000 kilómetros y un apojovio de 8,1 millones de kilómetros (más allá de la órbita de Calisto), con un periodo de 53,5 días. La sonda debía reducir el periodo de su órbita a 14 días para llevar a cabo su misión científica, pero un fallo en el sistema de presurización de helio del motor frustró esta maniobra y Juno se quedará durante el resto de su misión hasta 2021 en la órbita actual. Esto implica que Juno tardará tres años más de lo previsto en conseguir sus objetivos.

Júpiter visto por JunoCam (NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS).
Júpiter visto por JunoCam (NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS).

El equipo de Juno publicó la semana pasada los primeros resultados científicos de la misión a pesar de que la nave solo ha realizado cinco pasos por el perijovio (en realidad los resultados publicados han usado los datos de solo los tres primeros pasos como mucho). ¿Y qué misterios nos ha revelado Juno? De entrada, el principal descubrimiento ha sido darnos cuenta de lo poco que sabemos sobre el interior del mayor planeta del sistema solar.

Empecemos por los datos gravimétricos. No se suele publicitar mucho porque la verdad es que se trata de un tema complicado y además no existen imágenes bonitas que se puedan usar como apoyo, pero el objetivo principal de Juno es analizar la estructura interna de Júpiter a través del experimento de radio. Entonces, ¿ha confirmado Juno que Júpiter tiene un núcleo denso como predecían los modelos tradicionales o que en realidad posee un núcleo borroso de acuerdo con las teorías más recientes? Con solo un par de pasos por el perijovio analizados en profundidad los datos gravimétricos no son ni mucho menos concluyentes, pero todo indica que la hipótesis borrosa va ganando terreno. Es decir, ya podemos dar por obsoletos la mayor parte de modelos e infografías del interior de Júpiter. En vez de tener un gran núcleo estratificado de hielo, roca y metal, el gigante joviano parece poseer un pequeño núcleo sólido en su interior rodeado de una región donde los materiales más densos están mezclados con el hidrógeno y el helio que componen la mayor parte de su masa. Este núcleo difuso podría ocupar desde el 30% al 50% del diámetro del planeta (!).

Resultados preliminares de los datos gravimétricos de Juno comparado con algunos modelos teóricos ().
Resultados preliminares de los datos gravimétricos de Juno comparado con algunos modelos teóricos ().

Cuando dispongamos de los datos de más pasos por el perijovio se podrán analizar los armónicos de orden superior con más detalle y afinar mucho mejor los modelos del interior del planeta. Por el momento solo se han estudiado los armónicos del potencial gravitatorio hasta orden 6 (J6), pero Juno será capaz de analizar armónicos de hasta orden 20 o 30 (como comparación, Cassini solo podrá estudiar el interior de Saturno hasta los armónicos de orden diez durante el transcurso de su misión Gran Final).

Modelo del interior de Juno con un núcleo difuso acorde con los datos de Juno ().
Modelo del interior de Juno con un núcleo difuso acorde con los datos de Juno (Wahl et al.).

Pero, sin duda, la gran sorpresa de la misión y el aspecto más impactante para la opinión pública han sido las imágenes de la modesta cámara JunoCam (la sonda Pioneer 11 ya nos había mostrado el polo norte de Júpiter en los años 70, pero a una distancia diez veces mayor que la de Juno). Como ya hemos comentado en anteriores entradas, gracias a esta cámara hemos podido disfrutar por primera vez de las regiones polares de Júpiter. La principal conclusión es que, por motivos desconocidos, los polos de Júpiter se diferencian dramáticamente de los de Saturno (no hay un hexágono como en Saturno ni un vórtice polar) y, además, el polo norte del planeta es distinto al polo sur. Por encima de las latitudes 70º norte y sur las famosas zonas y cinturones de Júpiter dejan paso a estructuras discretas que destacan sobre un fondo más oscuro que en el resto del planeta. Llaman la atención los numerosos óvalos de color blanco con un diámetro de entre 50 y 2000 kilómetros. Se trata de tormentas (ciclones) que giran en sentido contrario a las agujas del reloj en el hemisferio norte. Sea como sea, estamos ante un espectáculo de la naturaleza que nadie había visto con anterioridad.

Diferencias entre el hemisferio norte y sur de Júpiter según JunoCam (Bolton et al.).
Diferencias entre el hemisferio norte y sur de Júpiter según JunoCam (Bolton et al.).
Vista del polo sur de Júpiter (NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Betsy Asher Hall/Gervasio Robles).
Vista del polo sur de Júpiter (NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Betsy Asher Hall/Gervasio Robles).

Las imágenes de JunoCam han permitido alcanzar una resolución asombrosa en las latitudes ecuatoriales. Tanto que se pueden ver cientos de tormentas con forma de columna que se elevan unos cincuenta kilómetros por encima de la capa de nubes inferior. No está claro si estas nubes están formadas por agua (la capa de nubes intermedia en Júpiter) o amoniaco (la capa más exterior). Puesto que se ve la sombra de estas nubes gigantescas en las imágenes (!) esto significa que somos capaces de atisbar por primera vez la majestuosa estructura tridimensional de la atmósfera de Júpiter.

(NASA/SWRI/MSSS/Gerald Eichstadt/Sean Doran).
En esta imagen se aprecia la sombra de nubes de agua o amoniaco en el ecuador que se extienden casi 25 kilómetros (NASA/SWRI/MSSS/Gerald Eichstadt/Sean Doran).
(NASA/SWRI/MSSS/Gerald Eichstadt/Sean Doran).
Imagen en la que se aprecian las sombras de numerosas nubes que se elevan 50 km por encima de la capa inferior (NASA/SWRI/MSSS/Gerald Eichstadt/Sean Doran).
Más nubes altas proyectando sombra (NASA/SWRI/MSSS/Gerald Eichstadt/Sean Doran).
Más nubes altas proyectando sombra (NASA/SWRI/MSSS/Gerald Eichstadt/Sean Doran).
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Secuencia de imágenes de JunoCam durante un paso por el perijovio (NASA/SWRI/MSSS/Gerald Eichstadt/Sean Doran).

Pero no solo JunoCam nos ha deleitado con imágenes espectaculares. Incluso el modesto sensor estelar de la sonda (SRU-1) captó una preciosa fotografía de la constelación de Orión con el anillo de Júpiter en primer plano durante el primer paso por el perijovio del 27 de agosto de 2016. Es la primera vez que vemos el anillo de Júpiter casi desde la superficie nubosa del planeta.

El anillo de Júpiter con Orión al fondo visto por el sensor estelar de juno (NASA/JPL-Caltech/SwRI).
El tenue anillo de Júpiter con Orión al fondo visto por el sensor estelar de juno (NASA/JPL-Caltech/SwRI).

Y hablando de amoniaco, el radiómetro de microondas (MWR) también ha deparado sorpresas. Recordemos que este es el segundo instrumento más importante tras el experimento de radio para medidas gravimétricas. MWR tiene como objetivo principal medir la temperatura y la abundancia de amoniaco y agua en la atmósfera de Júpiter, lo que nos sirve para determinar la proporción de oxígeno y nitrógeno del planeta (la sonda Galileo detectó un déficit de agua en la zona de la atmósfera por la que descendió). Pues el caso es que MWR ha detectado que el cinturón ecuatorial de Júpiter se extiende a una gran profundidad, mientras que el resto de zonas y cinturones no se comporta de igual modo. La abundancia de amoniaco presenta, contra todo pronóstico, una enorme variabilidad hasta una profundidad de varios cientos de kilómetros, cuando se esperaba que su distribución bajo las capas de nubes fuese homogénea. Efectivamente, MWR ha podido ver una célula convectiva rica en amoniaco que alcanza una profundidad de unos 300 kilómetros como mínimo.

Variación de la abundancia de amoniaco según el instrumento MWR (en azul zonas con poco amoniaco)  (NASA/JPL-Caltech/SwRI).
Variación de la abundancia de amoniaco según el instrumento MWR (en azul zonas con poco amoniaco) (NASA/JPL-Caltech/SwRI).
(Bolton et al.).
Detalle de los datos de MWR (Bolton et al.).
Perfiles de temperaturas de MWR (Bolton et al.).
Perfiles de temperaturas de MWR (Bolton et al.).

Por otro lado, el instrumento JIRAM nos ha proporcionado una vista única de las regiones calientes de Júpiter. Es cierto que ya hemos podido contemplar imágenes parecidas mediante telescopios infrarrojos terrestres, pero JIRAM ofrece una resolución y un punto de vista excepcionales. Con respecto al misterio de la ‘sequedad’ de la zona por la que descendió la sonda Galileo, JIRAM ha comprobado que la humedad de la atmósfera varía dramáticamente incluso dentro de las zonas calientes (regiones dominadas por aire seco), así que el debate sobre la abundancia de agua en Júpiter con respecto a la media del sistema solar sigue sobre la mesa.

Zonas calientes de Júpiter vistas por JIRAM (NASA/J.E.P. Connerney et al).
Zonas calientes de Júpiter vistas por JIRAM (NASA/J.E.P. Connerney et al).
Detalle de la imagen anterior (NASA/J.E.P. Connerney et al).
Detalle de la imagen anterior (NASA/J.E.P. Connerney et al).

Y, por supuesto, el gigantesco campo magnético de Júpiter tampoco ha defraudado. No en vano estamos hablando del campo magnético más potente del sistema solar tras el Sol. Los magnetómetros de la sonda han descubierto que el campo magnético es dos veces más potente de lo esperado (diez veces más potente que el campo magnético terrestre) y que aparentemente se genera en una zona mucho más cercana a la superficie de lo que se creía. Hasta ahora la hipótesis predominante era que el campo magnético joviano se generaba en la región de hidrógeno metálico, pero los datos de Juno sugieren que podría crearse justo por encima de la frontera entre el hidrógeno molecular y el metálico. Las irregularidades de la magnetosfera son muy llamativas si tenemos en cuenta que Júpiter no posee una corteza que interfiera con las líneas de campo procedentes del interior.

Detalles de la magnetosfera joviana. Se pueden ver las irregularidades en el dipolo (Bolton et al.).
Detalles de la magnetosfera joviana. Se pueden ver las irregularidades en el dipolo (Bolton et al.).

Por último, el instrumento JEDI dedicado a analizar las partículas de la magnetosfera, así como JADE y UVS, dedicados a estudiar las auroras de Júpiter, también han contribuido lo suyo a la orgía de datos. Como botón de muestra, ahí va este vídeo de las auroras australes de Júpiter en el que se aprecia la huella magnética de Ío:

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Iones detectados en la magnetosfera de Júpiter (Connerney et al.).
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Partículas e intensidad de la magnetosfera de Júpiter según Juno (Connerney et al.).

A Juno le queda todavía mucha misión por delante, pero solo con los escasos datos recibidos ya es más que suficiente para dejarnos aturdidos ante tanta maravilla. Quien pensase que ya conocíamos casi todos los secretos de Júpiter estaba muy equivocado. El mayor planeta del sistema solar es todavía más fascinante de lo que imaginábamos.

Referencias:

  • https://www.nasa.gov/press-release/a-whole-new-jupiter-first-science-results-from-nasa-s-juno-mission
  • S.J. Bolton et al, Jupiter’s interior and deep atmosphere: The initial pole-to-pole passes with the Juno spacecraft, Science 356, 821–825, 26 de mayo de 2017.
  • J.E.P. Connerney et al., Jupiter’s magnetosphere and aurorae observed by the Juno spacecraft during its first polar orbits, Science 356, 826–832, 26 de mayo de 2017.

41 Comentarios

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jose-londonjose-london

Estupenda entrada, habria alguna posibilidad aunque sea remota de que cuando llegue la sonda Europa clipper en la proxima decada aun se encuentre Juno por alli?

JxJx

NO, ni la mas remota posibilidad. La sonda espacial Juno esta programada para realizar 37 órbitas. El final de la misión debía llevarse a cabo el 20 de febrero de 2018, pero debido a que no se pudo cambiar la órbita su final no ira mas allá del 2021., pero no mas allá por cuestiones que van desde el presupuesto de la NASA, pasando por el no poder controlar la órbita de la nave (propulsión principal dañada), hasta la degradación por niveles de radiación de por ejemplo en dispositivos como las baterías.. así que la repuesta a tu pregunta es definitivamente NO. Después de la órbita 37 la nave espacial Juno se desintegrara en la atmósfera del planeta Júpiter.

ErickErick

Fascinante, impresionante, todo este post, y toda la información que nos esta proporcionando Juno, sobre ese gigante llamado Júpiter…

Por cierto otros 10 puntos por la NASA y su tremenda calidad divulgativa…ya podría aprender la ESA y otras…

s2

Jose PJose P

Impresionantes las fotos. Gracias a Dios que se incluyó esa modesta cámara con fines divulgativos .
Una pregunta: el color azul del polo es el color verdadero q se ve en el rango visible o está combinado con otros filtros???
Saludos!

JxJx

En realidad así no se ve en el espectro visible: son colores falsos producto del procesamiento digital de imágenes para resaltar características particulares.

David BravoDavid Bravo

En este caso, no es así Jx –es decir, sí que el tono azul es verdadero, no es falso color. Quizás sea un poco más vivo de lo que se vería con el ojo desnudo al ecualizar el collage de imágenes a un brillo y saturación uniformes, pero no es una colorización artificial o de longitudes de ondas no visibles.

JulioSpXJulioSpX

Los colores del ecuador de Jupiter se ven normales, por lo tanto creo que los colores del polo estan en el espectro visible.

JxJx

Lamento desilusionarlo pero no es así, en Jupiter predomina los colores sutiles, como de granito, resaltan los colores naranja y marrón, pudiéndose apreciar zonas rojas como en la ‘gran mancha roja’, aunque también se destaca las bandas blancas y nubes blancas. Pudiera ser que haya una ligera tonalidad azulada en los polos pero en realidad a la vista de un ojo humano, o a través mas bien de la lente de las sondas espaciales en el espectro visible los polos del planeta Jupiter se ven así:
https://upload.wikimedia.org/wikiped...Jupiter.jpg

EudoxoEudoxo

Dudo que tengan interés en presentar el planeta tal y como lo vería un ojo humano estándar – no valen ni el daltonismo, ni las mujeres con tetracromatismo – sin casco y sin acomodarse a la oscuridad. Estoy con Jx, imagino que intentan sacar el mejor partido de sus sensores, y eligen las paletas de color que les parecen más “bonitas”, o que piensan que mejor visualizan lo que quieren resaltar. Y por supuesto alteran también la saturación, la gamma, etc, etc.
Hubo una discusión sobre cuál era el color “real” de la tierra cuando empezaron a verse las imágenes de DSCOVR, al equipo le parecían demasiado azules …

EudoxoEudoxo

Bueno… el tema de los colores “reales” siempre es subjetivo… Los colores son interpretaciones que hacemos de diferentes frecuencias, que son lo “real”, si es que eso tiene algún sentido.

OT: Otra película rusa en 2017 de tema espacial : Салю́т-7 (Salyut-7), sobre la famosa misión de rescate de 1985. La otra es Время первых (Spacewalker), sobre el primer paseo espacial, el de Leonov en 1965.

SBSB

Ola, ya me parecían muy buenas las imágenes de la “modesta” cámara, pero sabemos que está misión busca resolver incógnitas de lo que la atmósfera no nos deja ver y está comenzando muy bien su labor. Parece que todos sus instrumentos de análisis funcionan correctamente e iremos sabiendo más. Paciencia…

amagoamago

¡Fascinante! Qué bien que consigan resultados pese al fallo de la propulsión, ¡qué alivio! Deduzco que los modelos de formación planetaria por acreción van a sufrir un revés con esta misión. Que el planeta más grande del sistema solar tenga un núcleo pequeño respalda que los planetas empiezan grandes por colapso y se deshacen de la atmósfera si tienen núcleos grandes y no al contrario.

U-95U-95

O quizás si empiecen con núcleos grandes que acaben así por culpa de las condiciones existentes en el interior de un planeta gigante hasta desaparecer erosionados por completo.

U-95U-95

Estoy de acuerdo en que la carne de la misión no son las imágenes, pero decir que son fascinantes es quedarse corto. Que duren.

RedRed

La cámara fue un grandísimo acierto, que bueno que les obligaron a ponerla.
A disfrutar a Juno por estos 5 años.

Antonio (AKA "Un físico")Antonio (AKA "Un físico")

¿Hay auroras en Júpiter?, ¿las podría detectar Juno?.

fisivifisivi

En esta misma entrada hay un vídeo con auroras de Júpiter, bajo el texto
“vídeo de las auroras australes de Júpiter en el que se aprecia la huella magnética de Ío”.
Saludos

Pedro

Las hay. Todo planeta con atmósfera y campo magnético las tiene. Además, ya las hemos visto con anterioridad.

No sé si Junocam podrá ver las auroras pero me da a mí que no porque solo es capaz de ver en el visible y en una banda del infrarrojo. Las auroras se ven mejor en el ultravioleta.

Saludos

Pedro

Ahora que tengo tiempo de fijarme, sí, tiene un instrumento dedicado especialmente a ello, el Ultraviolet Imaging Spectometer.

Anon1Anon1

¡Entradísima! Con tanta información sobre Júpiter estamos más saturados que la IMU del Schiaparelli. Jejeje. : D

RedRed

Perdón por el OFFTOPIC, pero alguien podría hacerme el favor de pasarme un vídeo o post donde hablen del funcionamiento de los SSME? No encuentro algo “/

Jordi G.Jordi G.

No está en Júpiter. Está en Saturno. Concretamente, sobre la luna Japeto.

Kubrick se quedó sin pasta para filmar el final del viaje que escribió Clarke. Lo tuvo que situar en Júpiter. Luego Turbull reusó lo que se había llegado a filmar para “Silent Running” (que en apaña se tituló “Naves misteriosas”).

MiguelMiguel

Una entrada muy interesante, simplemente impresionante lo que puede enseñarnos Juno sobre Jupiter.

Kapitán KirkKapitán Kirk

Una pregunta.

¿Han dado más datos sobre la radiación, la que afecta al satélite IO; creo que a la propia Junocam le pronosticaban un funcionamiento para tan solo siete órbitas… etc?

Por el fallo del propulsor la apoaxis es mayor (8,1 millones de kms.) y el paso por Júpiter más rápido en su caída también ¿Esto hace que los instrumentos sufran menos al estar menos expuestos? Tendría coña que por un fallo aguantaran más tiempo.

Tash-Koh-Tah

vistaerovistaero

Pues yo quiero saber qué pasaría si encienden el motor principal de Juno. ¿Explotará de verdad? ¿funcionará estupendamente y habrán estado trabajando con la órbita temporal para nada? espero que lo prueben para salir de dudas al menos cuando termine la misión.

monte sleyamonte sleya

Aunque muchos de nosotros , no sepamos interpretar los graficos que Daniel nos ofrece , solamente con las imágenes de esta pequeña cámara , nos damos por contentos , es una autentica pasada ver el caos que existe en la atmosfera , debería aprender la ESA como divulgar la astronomía y la astronáutica entre sus contribuyentes . P.D . gracias por el post Daniel .

CarlosCarlos

Fascinantes resultados… muchisimas gracias como siempre por tu labor divulgativa!

YAGYAG

La verdad es que las sondas espaciales dan unos datos estupendos… ¡y muchas gracias, Daniel, que lo que nos cuentas no aparece en casi ningún lado!

U-95U-95

No recuerdo ahora si alguna de las fotos de Juno muestra la GMR de cerca -me parece que no-, pero me estoy acordando de un comentario de Clarke en 2061 (?) según la cual había gente que trabajaba en las cercanías de Júpiter que no duraba mucho porque la GMR les parecía un ojo amenazador y tenían que retirarles por problemas nerviosos causados por eso.

CochusCochus

En la imagen que tiene este pié de foto: “En esta imagen se aprecia la sombra de nubes de agua o amoniaco en el ecuador que se extienden casi 25 kilómetros (NASA/SWRI/MSSS/Gerald Eichstadt/Sean Doran).” parece que la nube blanca que se cruza horizontalmente este arrojando una enorme sombra sobre el resto del planeta…. Es un efecto optico o es a lo que se refiere la foto?? porque me parece una burrada!

Julián Álvarez-SantullanoJulián Álvarez-Santullano

Ref. Manuel Marin.-Júpiter
Creemos que sabemos ya todo sobre el Universo, y constantemente se nos está demostrando que no.-Por no saber, no sabemos casi nada de nuestro sistema planetario, como es el caso de que el campo magnético de Júpiter, es el doble de lo SUPUESTO hasta ahora.-Esta realidad, genera un problema, como es la adaptación de los descubrimientos, a lo que expresan los divulgadores.-Seguro que mañana, o el año que viene, algún divulgador seguirá diciendo que el campo magnético de Júpiter, es…….el supuesto antes, generando confusión y desconfianza, entre los que comienzan a interesarse por la Astrofísica.-
Un cordal saludo

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