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Un grupo de la Universidad del País Vasco ha seguido durante un año una serie de tormentas convectivas en un ciclón de Júpiter y, mediante simulación, ha encontrado que tormentas de esa magnitud solo pudieron ser generadas por condensación de agua.
En febrero de 2018 sucedieron en Júpiter una serie de tormentas convectivas, tormentas con fuertes movimientos verticales y gran desarrollo de precipitación, que fueron tan energéticas que cambiaron por completo la región en la que sucedieron: un ciclón de 28.000 km de longitud denominado ciclón fantasma -- por su débil contraste que lo hace difícil de distinguir en observaciones desde la Tierra, aunque se pudo observar desde Calar Alto.
“Tuvimos conocimiento de estas tormentas gracias a las observaciones de personas aficionadas a la astronomía, que ciertamente nos proveen de un seguimiento prácticamente continuo de la actividad meteorológica de Júpiter”, comenta Peio Iñurrigarro Rodriguez, miembro del grupo de Ciencias Planetarias del Departamento de Física Aplicada I de la Escuela de Ingeniería de Bilbao de la UPV/EHU, y uno de los autores del estudio, en el que han observado, analizado y simulado las citadas tormentas y su influencia en el ciclón.
Las primeras observaciones de este fenómeno fueron obtenidas por astrónomos amateurs y en seguida llamaron la atención de los investigadores. “Se trata de un fenómeno no muy habitual; las tormentas se suelen desarrollar en regiones ciclónicas, pero no dentro de ciclones específicos, y eso fue lo que llamó nuestra atención, porque nos interesó ver la interacción que tenían las tormentas con el propio ciclón”, detalla Iñurrigarro. Las tormentas no estuvieron activas más que unos pocos días, pero fueron tan energéticas que modificaron totalmente la estructura del ciclón, generando una gran cantidad de turbulencia en su interior, e incluso terminaron por romper el ciclón en dos estructuras.
Para el estudio, han contado con imágenes procedentes de diferentes fuentes, además de las tomadas por astrónomos amateurs, como las que captó el telescopio espacial Hubble, y la cámara JunoCam, de la misión Juno que actualmente está orbitando el planeta Júpiter.
También utilizaron observaciones realizadas por los propios miembros del grupo de Ciencias Planetarias con el instrumento PlanetCam UPV/EHU, una cámara de alta resolución instalada en el telescopio de 2,2 m de Calar Alto, mediante el que monitorizan la actividad atmosférica de los planetas del Sistema Solar. “Cada uno de los instrumentos toma las imágenes a través de diferentes filtros, por lo que la información que recibimos de unos y otros es complementaria. Además en este caso era necesario hacer un seguimiento durante meses de la actividad producida en el ciclón”, explica el investigador.
Tormentas provocadas por condensación de agua
Al mismo tiempo que han analizado las numerosas imágenes obtenidas, han realizado simulaciones numéricas tanto del ciclón como de la perturbación que sufrió éste como consecuencia de las tormentas. Utilizaron para ello un modelo numérico de circulación atmosférica adecuado a las características de la atmósfera de Júpiter. Una de las características que quisieron determinar mediante las simulaciones fue la naturaleza de las tormentas, es decir, cuánta energía liberaron las tormentas y cuál fue la fuente de esta energía. En las tormentas convectivas los movimientos producidos son consecuencia de la energía que se libera en la condensación de los diferentes gases que pasan a formar las nubes en expansión observadas.
“Los candidatos más importantes eran el amoniaco, principal componente de las nubes visibles del planeta, y el agua, mucho más profunda en la atmósfera y difícil de observar —relata Iñurrigarro—.“ Mediante las simulaciones fuimos capaces de calcular la energía que debíamos introducir en el sistema simulado para reproducir el fenómeno. Y a través de esa energía suministrada a las estructuras atmosféricas, determinamos que la única fuente posible era la condensación de agua, porque la condensación de agua libera muchísima más energía que la del amoniaco. Entonces, simplemente por comparación, vimos que la cantidad que necesitaríamos de amoniaco para generar esa energía suministrada era imposible de obtener, porque se requeriría recolectar el amoniaco de un área muy superior a la del propio ciclón en el que se produjo la actividad de las tormentas.”
“En cambio, con el agua, al ser mucho más energética, se obtenía un área razonable. Nuestras simulaciones muestran que para reproducir las observaciones es necesario que las tormentas sean muy energéticas y los cálculos detallados nos permiten determinar que las tormentas que se formaron en el ciclón Fantasma fueron tormentas convectivas formadas por la condensación de agua proveniente de al menos 80 km por debajo de las nubes visibles”, concluye el físico.
Referencia:
P. Iñurrigarro, R. Hueso, J. Legarreta, A. Sánchez-Lavega, G. Eichstädt, J. H. Rogers, G. S. Orton, C. J. Hansen, S. Pérez-Hoyos, J. F. Rojas, J. M. Gómez-Forrellad. Observations and numerical modelling of a convective disturbance in a large-scale cyclone in Jupiter’s South Temperate BeltIcarus (2019)
DOI: 10.1016/j.icarus.2019.113475
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