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Se descubre que Júpiter no es homogéneo: la metalicidad revela nuevas pistas sobre el origen del pla

Una nueva investigación encuentra que la envoltura gaseosa de Júpiter no tiene una distribución homogénea y su metalicidad revela pistas sobre su origen.

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Una multitud de nubes arremolinadas en el dinámico Cinturón Templado Norte de Júpiter se captura en esta imagen de la nave espacial Juno de la NASA. Crédito: Imagen mejorada por Gerald Eichstädt y Sean Doran (CC BY-NC-SA) basada en imágenes proporcionadas por cortesía de NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS

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Un equipo internacional de astrónomos ha descubierto que la envoltura gaseosa de Júpiter no tiene una distribución homogénea. La parte interna tiene más metales que las partes externas, sumando un total de entre 11 y 30 masas terrestres, lo que representa el 3-9% de la masa total de Júpiter. Esta es una metalicidad lo suficientemente alta como para concluir que los cuerpos del tamaño de un kilómetro, los planetesimales, deben haber desempeñado un papel en la formación de Júpiter. La investigación fue dirigida por Yamila Miguel (SRON/Observatorio de Leiden) y publicada el 8 de junio de 2022 en la revista Astronomy & Astrophysics.

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Cuando la misión espacial Juno de la NASA llegó a Júpiter en 2016, vislumbramos la notable belleza del planeta más grande de nuestro Sistema Solar. Además de la famosa Gran Mancha Roja, Júpiter resulta estar lleno de huracanes, casi dándole la apariencia y la mística de una pintura de Van Gogh. Sin embargo, la envoltura del planeta debajo de la delgada capa visible no es evidente de inmediato. Aún así, Juno es capaz de pintarnos una imagen al sentir la atracción gravitacional sobre diferentes ubicaciones en Júpiter. Esto da a los astrónomos información sobre la composición del interior, que no es como lo que vemos en la superficie.

Un equipo internacional de astrónomos, dirigido por Yamila Miguel (SRON / Observatorio de Leiden), ahora descubrió que la envoltura gaseosa no es tan homogénea y bien mezclada como se pensaba anteriormente. En cambio, tiene una mayor contracción de “metales”, elementos más pesados que el hidrógeno y el helio, hacia el centro del planeta. Para llegar a sus conclusiones, el equipo construyó una serie de modelos teóricos que se adhieren a las restricciones observacionales medidas por Juno.

Esta vista de la turbulenta atmósfera de Júpiter desde la nave espacial Juno de la NASA incluye varias de las corrientes en chorro del sur del planeta. Usando datos de los instrumentos de Juno, los científicos descubrieron que las poderosas corrientes en chorro atmosféricas de Júpiter se extienden mucho más profundo de lo que se imaginaba anteriormente. La evidencia de Juno muestra que las corrientes en chorro y los cinturones penetran a unas 1.800 millas (3.000 kilómetros) hacia abajo en el planeta. Crédito: Datos de la imagen: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSSImage processing by Tanya Oleksuik © CC NC SA

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El equipo estudió la distribución de los metales porque les da información sobre cómo se formó Júpiter. Los metales resultan no estar distribuidos homogéneamente a través de la envoltura, con más en la parte interna que en las partes externas. El total suma entre 11 y 30 masas de tierra de metales. Miguel: “Hay dos mecanismos para que un gigante gaseoso como Júpiter adquiera metales durante su formación: a través de la acreción de pequeños guijarros o planetesimales más grandes. Sabemos que una vez que un planeta bebé es lo suficientemente grande, comienza a expulsar guijarros. La riqueza de metales dentro de Júpiter que vemos ahora es imposible de lograr antes de eso. Así que podemos excluir el escenario con sólo guijarros como sólidos durante la formación de Júpiter. Los planetesimales son demasiado grandes para ser bloqueados, por lo que deben haber jugado un papel”.

El hallazgo de que la parte interna de la envoltura tiene más elementos pesados que la parte exterior, significa que la abundancia disminuye hacia afuera con un gradiente, en lugar de haber una mezcla homogénea a través de la envoltura. “Antes pensábamos que Júpiter tiene convección, como agua hirviendo, por lo que está completamente mezclado”, dice Miguel. “Pero nuestro hallazgo se muestra de manera diferente”.

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La foto de Hubble del 4 de septiembre de Júpiter muestra el paisaje en constante cambio de su atmósfera turbulenta, donde varias tormentas nuevas están dejando su huella, y el ritmo de los cambios de color cerca del ecuador del planeta sigue sorprendiendo a los investigadores. La zona ecuatorial del planeta se ha mantenido en un tono naranja intenso durante mucho más tiempo, en comparación con episodios de oscurecimiento anteriores.  Si bien el ecuador ha cambiado de su apariencia tradicional blanca o beige desde hace algunos años, los científicos se sorprendieron al encontrar que el color naranja más intenso persiste en las imágenes recientes del Hubble, en lugar de esperar que la zona pierda su capa de neblina rojiza. Justo por encima del ecuador, los investigadores notan la aparición de varias tormentas nuevas, apodadas “barcazas” durante la era de las Voyager.  Estos glóbulos rojos alargados se pueden definir como vórtices ciclónicos, que varían en apariencia.  Si bien algunas de las tormentas están claramente definidas y claras, otras son borrosas y confusas.  Esta diferencia de apariencia es causada por las propiedades dentro de las nubes de los vórtices.   Los investigadores también señalan que una función denominada “Red Spot Jr.”  (Oval BA), debajo de la Gran Mancha Roja, donde el Hubble acaba de descubrir que los vientos se están acelerando, sigue siendo de un color beige más oscuro y se le une una cadena de tormentas anticiclónicas blancas hacia el sur. CRÉDITOS:CIENCIA: NASA, ESA, Amy Simon (NASA-GSFC), Michael H. Wong (UC Berkeley) PROCESAMIENTO DE IMÁGENES: Joseph DePasquale (STScI)

Referencia: “Jupiter’s inhomogeneous envelope” por Y. Miguel, M. Bazot, T. Guillot, S. Howard, E. Galanti, Y. Kaspi, W.B. Hubbard, B. Militzer, R. Helled, S. K. Atreya, J. E. P. Connerney, D. Durante, L. Kulowski, J. I. Lunine, D. Stevenson y S. Bolton, 27 de enero de 2022, Astronomía y Astrofísica. DOI: 10.1051/0004-6361/202243207

La imagen de la portada ha sido realizada por el telescopio espacial Hubble, disponible en: https://hubblesite.org/contents/media/images/2021/047/01FM5RERXN48PKG1DY25F91S81

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