Solución al misterio de los chorros de viento en Júpiter

Es el resultado de un estudio dirigido por el geofísico de la Universidad de California en Los Ángeles Jonathan Aurnou, y sus colaboradores en Marsella, Francia. Esta investigación se publica en línea en Nature Physics.

“Podemos producir estas características en una computadora, pero no podríamos hacerlas suceder en un laboratorio”, dijo Aurnou, un profesor de ciencias terrestres, espaciales y planetarias, que ha pasado la última década estudiando modelos informáticos de vientos giratorios. “Si tenemos una comprensión teórica de un sistema, deberíamos ser capaces de crear un modelo analógico”.

El reto de recrear vientos en el laboratorio fue construir un modelo de un planeta con tres atributos clave que se cree necesarios para que los chorros se formen: rotación rápida, turbulencia y un “efecto de curvatura” que imita la forma esférica de un planeta. Los intentos previos de crear chorros en un laboratorio a menudo fracasaron porque los investigadores no podían girar sus modelos lo suficientemente rápido o crear suficiente turbulencia, dijo Aurnou.

El avance para el equipo de Aurnou fue una nueva pieza de equipo de laboratorio. Los investigadores utilizaron una mesa construida sobre cojinetes de aire que puede girar a 120 revoluciones por minuto y soportar una carga de hasta mil kilogramos, lo que significa que podría girar un gran tanque de líquido a alta velocidad de una manera que imita la rápida rotación de Júpiter.

Los científicos llenaron un contenedor de basura de tamaño industrial con 400 litros de agua y lo colocaron sobre la mesa. Cuando el recipiente giró, el agua se lanzó contra sus lados, formando una parábola que se aproximaba a la superficie curvada de Júpiter.

“Cuanto más rápido fue, mejor imitamos los efectos masivos de rotación y curvatura que existen en los planetas”, dijo Aurnou. Pero el equipo encontró que 75 revoluciones por minuto era un límite práctico: lo suficientemente rápido como para forzar el líquido en una forma fuertemente curvada, pero lo suficientemente lento para evitar que el agua se derrame.

Mientras el contenedor giraba, los científicos usaron una bomba debajo de su falso suelo para hacer circular el agua a través de una serie de agujeros de entrada y salida, lo que creó turbulencia, una de las tres condiciones críticas para el experimento. Esa energía turbulenta fue canalizada en chorros, y en minutos el flujo de agua había cambiado a seis flujos concéntricos moviéndose en direcciones alternas.

“Esta es la primera vez que alguien ha demostrado que chorros fuertes que se parecen a los de Júpiter pueden desarrollarse en un fluido real”, dijo Aurnou.

Los investigadores infirieron que los chorros eran profundos porque podían verlos en la superficie del agua, a pesar de que habían inyectado turbulencia en el fondo.

Los investigadores esperan probar sus predicciones con datos reales de Júpiter, y no tendrán que esperar mucho tiempo: la sonda espacial Juno de la NASA está orbitando Júpiter en este momento, recolectando datos sobre su atmósfera, campo magnético e interior. Los primeros resultados de la misión Juno fueron presentados en la reunión de la Unión Geofísica Americana en diciembre en San Francisco, y Aurnou estaba allí.

“Los datos de Juno desde el primer sobrevuelo de Júpiter mostraron que las estructuras de gas amoníaco se extendieron más de 60 millas en el interior de Júpiter, lo que fue un gran impacto para el equipo científico de Juno”, dijo Aurnou. “Los investigadores de la UCLA jugarán un papel importante en la explicación de los datos”.

Este año, Aurnou y su equipo utilizarán supercomputadoras en Argonne National Laboratory en Argonne, Illinois, para simular la dinámica del interior y la atmósfera de Júpiter. También continuarán su trabajo en el laboratorio de Marsella para hacer la simulación de la mesa giratoria más compleja y más realista.

Un objetivo es agregar una capa fina y estable de líquido sobre el agua que gira, que funcionaría como la delgada capa externa de la atmósfera de Júpiter que es responsable del clima del planeta. Los investigadores creen que esto les ayudará a simular características como la famosa Gran Mancha Roja de Júpiter.

Fuente: Europa Press