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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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