Juno revela los secretos del interior de Júpiter

La sonda Juno nos está mostrando un Júpiter completamente nuevo. A diferencia de otras misiones anteriores que visitaron el gigante joviano, Juno tiene por objetivo descubrir cómo es el interior de Júpiter. Porque si conocemos su interior estaremos más cerca de entender cómo se formó el sistema solar y por qué estamos aquí. Esta sonda de 1.100 millones de dólares fue lanzada en 2011 y llegó al gigante joviano en julio de 2016. Por culpa de un problema con su sistema de propulsión no ha podido colocarse en la órbita científica prevista, con un periodo de 14 días, y ha quedado varada en la órbita provisional de 54 días, un contratiempo que implica, entre otras cosas, que tardará mucho más en completar su misión (terminará en 2021 en vez de en 2018). Por este motivo los primeros resultados científicos han tardado en llegar un poquito más, pero no por ello son menos sorprendentes. Prepárate para conocer un Júpiter completamente nuevo.

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Las bandas de Júpiter se extienden hasta los 3.000 km de profundidad (NASA/JPL/Juno).

Los últimos resultados de la misión han aparecido en cuatro artículos publicados en Nature. Antes de nada conviene recordar que hasta el momento la principal revelación de Juno ha sido descubrir que el mayor planeta del sistema solar no tiene un núcleo definido como se creía, sino que su lugar lo ocupa un «núcleo borroso» sin bordes nítidos. No obstante, este descubrimiento todavía está en cuarentena porque depende muchos parámetros que varían según los modelos del interior de Júpiter que elijamos. Pero ya tenemos solución al siguiente gran misterio del interior de Júpiter que Juno debía resolver: aclarar hasta qué profundidad se extienden las llamativas zonas y cinturones que se ven en cualquier imagen del planeta. Durante décadas los expertos han discutido si estas bandas eran una característica «superficial» limitada a la parte más externa de la atmósfera o, si por el contrario, se trataba de la punta del iceberg de unas estructuras mucho más profundas con forma de cilindros anidados.

7 febrero 8.200 km (NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill).
7 febrero 8.200 km (NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill).

El hecho de que Júpiter emita más energía de la que recibe del Sol hizo sospechar a los investigadores que estaban ante un fenómeno dirigido desde las profundidades, a diferencia de la Tierra, donde los movimientos atmosféricos están supeditados a la radiación que nos llega del Sol. Pero, en cualquier caso, no estaba nada claro hasta qué profundidad se extendían estas bandas. Observaciones recientes en microondas sugerían que las bandas son relativamente profundas, unos trescientos kilómetros, aunque mucho menos de lo que indicaban los modelos de cilindros que apostaban por una profundidad mayor. Pero ahora, cuarenta años después del paso de las Voyager por Júpiter, tenemos la respuesta: las bandas y cinturones tienen nada más y nada menos que tres mil kilómetros de profundidad (en realidad, entre 2.000 y 3.500 kilómetros según Juno). Derrota total para el bando que todavía defendía que las bandas jovianas eran poco profundas. Tres mil kilómetros puede parecer mucho, pero en un planeta como Júpiter, con un diámetro de 140.000 kilómetros, no es tanto. Y, de hecho, esta zona apenas supone el 1% de toda la masa del gigantesco planeta.

Preciosa imagen de Júpiter tomada por JunoCam el 24 de octubre de 2017 ( NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Gerald Eichstädt/ Seán Doran).
Preciosa imagen de Júpiter tomada por JunoCam el 24 de octubre de 2017 ( NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Gerald Eichstädt/ Seán Doran).

Lo interesante del asunto es cómo hemos sido capaces de averiguar este dato, puesto que es imposible «ver» directamente el interior de Júpiter o, como hacemos en la Tierra, colocar sismógrafos en su superficie para analizar el interior del planeta (más que nada por que, obviamente, Júpiter carece de una superficie sólida). Para eso Juno dispone del experimento de gravedad, que mide las diferencias del campo gravitatorio joviano con respecto a una distribución de masas homogénea, diferencias que reciben el nombre de armónicos. Los armónicos de un planeta fluido como Júpiter se pueden separar entre aquellos que se deben a la rotación de las partes que giran como un sólido y los que se deben a las partes fluidas. En concreto, los armónicos impares (J3, J5, J7 y J9) del campo gravitatorio nos dan información sobre la parte fluida, o sea, los vientos jovianos. Los científicos de la misión contaban con esta propiedad para resolver el misterio de la profundidad de las bandas de Júpiter y Juno no ha defraudado.

Júpiter visto por la JunoCam de Juno el 2 de marzo de 2018 a 120.000 km de distancia durante el perijovio número once (NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Gerald Eichstädt).
Júpiter visto por la JunoCam de Juno el 2 de marzo de 2018 a 120.000 km de distancia durante el perijovio número once (NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Gerald Eichstädt).

Cuantos más profundos sean los vientos, más se notará en los armónicos, de ahí que sea posible determinar la profundidad de los mismos. Lo que no se esperaban los investigadores es encontrar una fuerte asimetría en la intensidad de los vientos del hemisferio norte con respecto a los del hemisferio sur. En vista de estos resultados quizás deberíamos cambiar la terminología de bandas, zonas y cinturones de Júpiter y hablar de «cilindros», aunque no está nada claro que estos cilindros estén anidados como los primeros modelos de los años 80. Por debajo de los tres mil kilómetros de profundidad Júpiter gira como si fuera un sólido rígido. Bajo la zona de fuertes vientos (o, mejor dicho, corrientes, porque a estas profundidades el hidrógeno está en estado líquido) encontramos una capa formada sobre todo por hidrógeno molecular líquido, pero que es altamente conductora y, por tanto, es una fuente importante de campos magnéticos. Esta conductividad inhibe el movimiento de los fluidos en sentido contrario de la rotación del planeta, de ahí que las bandas no puedan ser más profundas. Por debajo de las capas de hidrógeno líquido con poca y elevada conductividad se encuentra la capa de hidrógeno metálico con el núcleo borroso en el centro del planeta. Justo en la frontera entre ambas capas se cree que existen «nubes de helio» que se forman al condensarse este elemento antes de que precipite hasta el núcleo (esta «lluvia» de helio es una de las causas de que Júpiter emita calor hoy en día). Hasta ahora esta capa de hidrógeno metálico se consideraba que era la única fuente de la enorme y potentísima magnetosfera de Júpiter, pero Juno ha demostrado que las capas superiores también contribuyen al campo magnético global.

Todavía no está claro si los cilindros de la atmósfera superficial de Júpiter también están presentes en Saturno, aunque teniendo en cuenta que la densidad interna de este planeta es más reducida se supone que la profundidad de los vientos será todavía mayor que en Júpiter (unas tres veces más). Afortunadamente pronto podremos salir de dudas gracias a los datos del campo gravitatorio de Saturno recogidos por Cassini, menos precisos que los de Juno en Júpiter, pero más que suficientes para salir de dudas. Del mismo modo, los vientos superficiales en las enanas marrones deben ser menos profundos que en Júpiter.

El polo norte de Júpiter visto en infrarrojo por JIRAM. Se aprecia el vórtice central y los ciclones en forma de octógino (NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM).
El polo norte de Júpiter visto en infrarrojo por JIRAM. Se aprecia el vórtice central y los ciclones en forma de octógino (NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM).

Junto a los resultados del interior de Júpiter estos días también se han hecho públicos nuevos datos del instrumento JIRAM de Juno. Este experimento se dedica a observar la atmósfera superior de Júpiter en infrarrojo y, aunque ya teníamos datos parecidos gracias a instrumentos situados cerca de la Tierra, nos permite ver esta parte de la atmósfera con una resolución sin precedentes, especialmente los polos, que no son visibles desde nuestro planeta. JIRAM es capaz de ver la atmósfera joviana hasta una profundidad de unos 70 kilómetros, que es justo hasta donde llegan las diferentes capas de nubes (en Júpiter hay tres capas de nubes: de amoniaco, de hidrogenosulfuro de amonio y de agua). La cámara JunoCam, que trabaja en el visible, ya nos había enseñado que en los polos de Júpiter la estructura de zonas y bandas de colores desaparece y es sustituida por un gran caos de remolinos y tormentas, una estructura, o falta de ella, que no vemos en Saturno. El gigante anillado tiene su famoso hexágono en el polo norte, mientras que Júpiter posee varias tormentas polares. Los datos de JIRAM corroboran las observaciones de JunoCam y han revelado que en el polo norte hay un octógono de tormentas rodeando a un vórtice central, mientras que en el polo sur tenemos un pentágono.

La estructura pentagonal del polo sur (NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM).
La estructura pentagonal del polo sur (NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM).

Estas tormentas son realmente ciclones, esto es, un sistema de bajas presiones, mientras que la famosa Mancha Roja es un anticiclón. El vórtice del polo norte mide 4.000 kilómetros de diámetro y el del polo sur es más pequeño. Cada uno de ellos y las tormentas que los rodean giran con un periodo de entre 27 y 60 horas. Estas estructuras son relativamente estables, ya que han permanecido iguales al menos durante los siete meses que han durado las observaciones de JIRAM.

Juno todavía tiene cerca de cuatro años para seguir recabando datos antes de que finalice su misión y nos deje haciendo «un Cassini». Es decir, se destruirá deliberadamente en la atmósfera de Júpiter para evitar que pueda contaminar Europa, Ganímedes o Calisto con microorganismos terrestres. Hasta entonces seguro que nos va a seguir sorprendiendo.

Referencias:


34 Comentarios

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MonoMono

Gracias, Las imagenes son hermosas casi surrealistas.
en otro tema…. que paso con las velas laser con reciclaje de fotones, lei que eran 1000 veces mas potentes solo haciendo rebotar los fotones con espejos, pero no se ha sabido mas….

Fernando GeneraleFernando Generale

Fascinante y yo que dude sobre la misión por el problema del motor principal honestamente creo que hubiera sido mejor que está naves llevara una sonda amoferica para comprobar los datos de la sonda Galileo.

U-95U-95

La noticia sería que Júpiter fuera cómo nos lo imaginábamos, no algo totalmente nuevo. La imagen de las tormentas del polo N parece un mosaico griego.

¿Juno al final hasta 2022?. Pensaba que la NASA aún no tenía claro prorrogar la misión.

Angel24MarinAngel24Marin

Una cosa es prorrogar para cumplir la misión primaria y otra prorrogar las operaciones con nuevas misiones una vez cumplida la primaria.

AndrónicoAndrónico

El fiasco de la inserción hace que si quiere completar la misión tal como se diseñó inicialmente tenga que estar hasta cuatro años. Ya veremos qué tal le sientan varios pasos sin luz solar

U-95U-95

Comentar que según la Wiki en inglés la misión acabaría este verano a menos que la NASA hubiera decidido prorrogarla.

Pero bueno, mejor. Cuatro años más, a ver si los instrumentos aguantan.

ChechuChechu

Mirar en la foto del polo norte, dentro de los ocho ciclones del octogono, mirar el ciclón de abajo a la derecha, ¿son ideas mías o tiene forma hexagonal?

PelauPelau

¿Son ideas mías o…?
https://www.google.com/search?q=hydr...38;tbm=isch

Ahora en serio (más o menos), en el pentágono del polo sur, justo en el borde izquierdo de la imagen… un ángulo recto negro sospechosamente monolítico…

Todos estos mundos iban a ser vuestros (excepto Europa), pero me cabrean los mosaicos fotográficos incompletos. Me cabrean. – David Bowman (Señor Dios para vosotros)

José LuisJosé Luis

Muy interesante todo lo que estamos aprendiendo de Júpiter. Gracias por traernos esta información Daniel.

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

Yo sí que lo sé, pero para que lo penséis vosotros: ¿por qué sólo los “armónicos impares (J3, J5, J7 y J9) del campo gravitatorio nos dan información sobre” los flujos de masa jovianos?. (El J1 es una constante y no da más info).
No sólo hay armónicos en el campo gravitatorio de Júpiter. De hecho, el tercer armónico (T3) del campo terrestre es el que explica las mareas.
Por otro lado, los flujos medidos en Júpiter sirven para poner un límite sobre los flujos en enanas marrones. Esto me lleva a lanzar otra preguntita, ésta ya de nivel avanzado, para que la penséis:¿podríamos alguna vez medir flujos en cuerpos estelares distantes como las enanas blancas?.

PelauPelau

1) La distribución de los jets eólicos jovianos también es asimétrica respecto al ecuador.
Nota irónica: ¡por La gran Place, Four(4)ier es par!

2) ¿Sistema binario o enana blanca solitaria?
Nota irónica: ¿no había nada con menor densidad en el menú? 🙂

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

La respuesta a la segunda pregunta es que sí; que podremos medir dichos flujos en enanas blancas muy distantes mediante ondas gravitacionales. ¿Cómo?. Pues, por ahora, no lo sé.

PelauPelau

En el caso de Juno es el flyby rozante a Júpiter la clave de la precisión de sus medidas. De ahí mi pregunta: ¿enana blanca solitaria o acompañada?

Porque si la enana blanca no está interaccionando con otro cuerpo cercano, y si además está “cristalizada” al menos parcialmente, pues difícil lo pones. Necesitaríamos un interferómetro realmente descomunal, un LIGO hiper ultra supervitaminado, o no sé.

Saludos.

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

Enana Blanca acompañada, claro. Mediante tecnología totalmente distinta de la usada para detectar trazas gravitacionales en Júpiter; pero creo que no con Ligo, sino con interferómetros espaciales que, si funcionan, detectarían interacciones entre EB y EB (o EB y Estr.Neutrones o EB y AguNegros) y medir los distintos mecanismos de transferencia de masa en esos tres casos (para creciente redshift z). Yo tengo que estudiar mejor el asunto: cuando sepa más lo comentaré.

PelauPelau

¿Doppler y/o polarización de radiación sincrotrón? ¿Telescopio de neutrinos estériles dopado con midiclorianos de tardígrado esporádico? 🙂

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

El mejor era aquel chucknorrio: no pude dejar de reír un buen rato.

RedRed

El hidrógeno líquido a altas velocidades genera campos magnéticos fuertes?
No podrían poner en medio de una Donut una nave espacial? Donut rellena de hidrógeno líquido que esté circulando a alta velocidad.
Así ya tendrían una manera de disminuir la radicación.
O me equivoco?

RedRed

El hidrógeno líquido a altas velocidades genera campos magnéticos fuertes?
No podrían poner en medio de una Donut una nave espacial? Donut rellena de hidrógeno líquido que esté circulando a alta velocidad.
Así ya tendrían una manera de disminuir la radicación.
O me equivoco?

Debería estar prohibidisimo que se excluyan cámaras en las sondas interplanetarias.
Sería un crimen no poder observar esas bellezas.
Y pensar que hay gente que debate la.utilidad de las cámaras.

SBSB

Ola, Juno sigue “pelando” la estructura de Júpiter como si de una cebolla se tratara y, como sucede casi siempre en exploración espacial, la realidad no se corresponde con las ideas preconcebidas, o las matiza mucho, algo que deberíamos tener en cuenta siempre.

Dos son los misterios que me gustaría desentrañar (aunque ignoro si figura entre las capacidades de esta misión poder aclararlos): Conocer el origen (y futuro) de la Gran Mancha Roja, saber también si es parte del interior del planeta lo que vemos en esa “rojez” y la otra cuestión sería conocer a ciencia cierta si Júpiter ha migrado de órbita en algún momento o ha estado siempre ahí y, de haberlo hecho, dónde estuvo y qué pasó…

monte seleyamonte seleya

La JunoCam ha salido de oro ,las imágenes son preciosas y caóticas y eso que no la querían incluir .

Ángel MartínezÁngel Martínez

Tranquilos, que traigo respuestas para todos.
El octógono de ciclones del polo norte y su vértice y el pentágono del polo sur y su vértice son:

A – L – U – C – I – N – A – N – T – E – S

PD: quizá deberíamos calificarlo de “Ajupitante”

PD: Ahora surgirá un debate, alguno dirá que las lunas de Júpiter influye directamente en el fenómeno, y por tanto, alucinante es el vocablo correcto. Qué espaciotranstornados estáis.

PelauPelau

Lucy in the sky-y-y… with diamon… ¡Rrriiip!
¿Núcleo borroso? ¡Maldición!

ChechuChechu

Ángel Martínez, tú sí que estás espaciotrastornado xD

Otra cosa bella de las fotos en infrarrojo es que se ven las estrellas :O

Una pregunta para Daniel, las sondas espaciales en principio entiendo que son carísimas porque, ya que envías una, no puedes darte el lujo de que fallen, tienen muchas piezas complejas y experimentos delicados que requieren de pasar por muchas pruebas y controles para que no fallen (y aún así fallan, cómo es el caso de Juno). Pero, y la pregunta viene ahora, si Spacex logra abaratar los costes de envío de (por decir un número) 80 millones a 8 millones o incluso menos… ¿Es necesario hacer pasar por una sonda por tantos procesos que encarecen su presupuesto? ¿No comenzaría a salir a cuenta crear una “economía de escala” en la exploración espacial? Sé que algunos me dirán que cada proyecto es muy específico y necesita de instrumentación específica para poder cumplir sus objetivos pero… imagina que en vez de una sonda de 1.000 millones puedas hacer 10 sondas de 100 millones (O 100 de 10 millones) creando sondas polivalentes, usando instrumentos que ya han probado su eficacia y luego dejando lugar en la sonda para poner un par de experimentos científicos propios… imaginar un Falcón heavy enviando un enjambre de 5 o 10 sondas a un planeta como Júpiter… aunque fallasen dos, ¿cuánto sería el retorno científico?

Daniel Marín

Chechu, creo que tú mismo has respondido a tu pregunta. El coste del lanzador en un proyecto como Juno es casi irrelevante. Da igual que SpaceX reduzca el precio por lanzamiento a 1 dólar el kg, por decir algo. Construir una sonda a los planetas exteriores siempre será caro. Por supuesto se pueden construir sondas más pequeñas y baratas (ahora están de moda los cubesats-sondas), pero su retorno científico también es mucho menor.

Angel24MarinAngel24Marin

Imagínate, descentralizas los instrumentos científicos, que algunos son muy aparatosos por cierto. Ahora tienes que repetir los elementos de cada sonda. Orientación, control, comunicación, propulsión, energía… Una sonda de pongamos 2000kg acabas con 6-7 de 400kg y por un coste mayor. Encina son más vulnerables pues no puedes protegerlos igual que un satélite único y poseen menos redundancia, la comunicación con la constelación se complica etc. No compensa.

PD: Daniel ¿Veremos alguna noticia sobre esto en el blog? Que abría que darle algo de crédito de vez en cuando a
la ESA: https.esa.int/Our_Activities/Space_Engineering_Technology/World-first_firing_of_air-breathing_electric_thruster

vipondiuvipondiu

Buenas, ¿las profundidades están medidas desde dónde la atmósfera tiene 1 Bar de presión? Si lo he entendido bien allí empiezan las nubes de amoniaco, agua y NH4HS, (de https://en.wikipedia.org/wiki/Atmosp...osphere.png) y JIRAM puede ver hasta 70Km más adentro, aunque las nubes tendrían 2000-3500Km de profundidad y forma de cilindros-columnas, anidados o no. ¿Es así?

Lo que siempre me ha parecido fascinante de Jupiter, y Saturno hasta cierto punto, tenga un borde tan nítido y delineado en vez de tener un relieve difuso. Parece una superficie sólida y lisa a pesar de ser todo atmósfera.
Saludos

AlxoAlxo

A mí siempre me ha fascinado la idea de un planeta gigante gaseoso y pensaba como tú, qué raro que sean tan redondos y perfectos, pero un dia caí, el problema ya no es que sean gaseosos, sino que son taaaaaan grandes que la resolución no permite ver las irregularidades en detalle, ya que las sondas no pueden acercarse y las cámaras tampoco están equipadas con potentes objetivos para tomar fotografías de detalles, puesto que lo que importa es el conjunto. Ese fue mi razonamiento, quizás errado, puede que nos saquen de dudas otros con mayor conocimiento.

DboyeroDboyero

Estas noticias son las que ponen los pelos de punta.
Juno ya ha dado unos resultados sorprendentes y los que vengan, a pesar de su órbita.

Muchas gracias por el post, haces una labor enorme difundiendo estas noticias en español.

laura

Hola Daniel, muchas gracias por esta información. Somos Antiquus, una empresa de productos artesanales de astronomía e instrumentos científicos. Nos ha encantado. Te seguiremos en futuros post.
Gracias!!

juanjuan

Pues a mí me parece sorprendente que el núcleo homogéneo se encuentre tan cerca de la superficie.
Considerando que el volumen de Júpiter es 1300 veces el de la Tierra. El radio equivale a unas once veces el Júpiter (raíz cúbica de 1300). Luego, una profundidad de 3000 km. en Júpiter serían unos 272 km. en la Tierra. (3000/11). Ahora bien, no sé dónde empiezan a medir esos radios. He leído que la atmósfera terrestre tiene más de 1.100 km. (!). Pero bueno, consideremos 100 km. de atmósfera y 100 de litosfera. Estamos a 72 km de profundidad en el manto. Cerquita.

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