Misión Juno: descubriendo los secretos de Júpiter

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 La sonda Juno nos está enseñando un Júpiter totalmente nuevo. Desde que llegó a Júpiter en julio de 2016, esta misión de la NASA nos ha mostrado que, en realidad, no teníamos ni idea de cómo era el mayor planeta del sistema solar. Juno no pudo situarse en su órbita prevista, que debía tener un periodo de 14 días, por problemas con su motor principal y se quedó varada en la órbita intermedia, con un periodo de 53 días y medio. Aunque en un principio este contratiempo amenazó con mermar seriamente el retorno científico del proyecto, el equipo de Juno ha logrado planificar nuevamente la misión para sacar el máximo partido de la situación actual.

La Gran Mancha Roja vista el 12 de febrero de 2019 por JunoCam (NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS procesado por Kevin M. Gill).

Uno de los inconvenientes de esta órbita es que la sonda debía pasar por la sombra de Júpiter el 3 de noviembre de este año. Juno es la primera sonda dotada de paneles solares que estudia Júpiter y atravesar la sombra del gigante joviano hubiera supuesto sufrir un eclipse con una duración de doce horas, demasiado tiempo para las baterías de la nave. Así que se decidió evitar el paso por la sombra mediante el encendido de los motores secundarios —recordemos que el principal está inutilizado—, un proceso que requirió múltiples igniciones en el transcurso de diez horas porque los propulsores debían encenderse brevemente en el momento adecuado mientras la nave giraba sobre su eje (en la órbita científica final Juno también habría experimentado eclipses, pero más breves y por tanto, más sencillos de evitar).

El eclipse del 3 de noviembre se logró evitar usando los propulsores secundarios de la sonda (NASA).

 El principal objetivo de Juno es determinar cómo es el interior de Júpiter. El gigante joviano tiene más masa que el resto de planetas del sistema solar juntos y conocer su formación es necesario para averiguar cómo se formó el sistema solar. Antes de Juno, existían dos modelos principales para explicar el interior de Júpiter. El clásico consistía en una estructura en capas, con un núcleo rocoso en el centro, mientras que modelos más recientes sugerían que Júpiter podría no tener núcleo. El primer modelo implica que Júpiter se formó por acreción de planetesimales de forma lenta, mientras que el segundo apunta a una formación por colapso gravitatorio muy rápida (pocos millones de años). Es decir, de ser cierto el segundo Júpiter se habría formado de forma más parecida a una estrella que a un planeta rocoso. Pues bien, salgamos de dudas. ¿Cuál de los dos es el correcto según Juno? Pues, sorpresa, sorpresa, ninguno de los dos. Las medidas gravitatorias de Juno han permitido conprobar que Júpiter tiene un «núcleo borroso» que no se ajusta a los modelos previos. No sabemos cómo se ha creado esta extraña disposición, pero una de las hipótesis es que Júpiter sufrió el choque de un protoplaneta de al menos diez masas terrestres poco después de su formación, «borrando» la estructura primigenia que pudiese tener.

A la izquierda, el modelo tradicional del interior de Júpiter. A la derecha, el modelo actual basado en los datos de Juno: Júpiter tiene un «núcleo borroso» (NASA/JPL-Caltech).

Hipótesis de la colisión de Júpiter con un protoplaneta para explicar la existencia de un núcleo borroso y difuminado (NASA/JPL-Caltech).

 Mientras los investigadores intentan aclarar el misterio del interior de Júpiter, la otra gran fuente de sorpresas está siendo el instrumento italiano JIRAM, que es capaz de observar la radiación de microondas que emite el planeta y, por tanto, nos permite ver a través de las distintas capas nubosas que constituyen la «superficie» visible de Júpiter hasta unos 70 kilómetros de profundidad. A diferencia de las anteriores misiones espaciales, Juno ha podido observar claramente los polos jovianos. La sorpresa ha sido comprobar que el polo sur de Júpiter está dominado por una estructura pentagonal de cinco ciclones que rodean a un ciclón central. Esta estructura contrastaba con el famoso hexágono del polo norte de Saturno, hasta que, hace menos de un mes, una de las tormentas ciclónicas se sumó al pentágono y ahora tenemos, efectivamente, un hexágono de ciclones. Los modelos numéricos han logrado emular la formación de estas curiosas estructuras, pero todavía no sabemos muy bien por qué se han creado en primer lugar o por qué Saturno carece de estructuras ciclónicas tan grandes en los polos.

El pentágono del polo sur de Júpiter visto por JIRAM. Vemos la estructura nubosa del planeta a gran profundidad. Las zonas amarillas corresponden a nubes calientes de hidrogenosulfuro de amonio. Las zonas oscuras son nubes frías de amoniaco situadas encima de estas (NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM).

El recién formado hexágono del polo sur. La silueta de los EEUU y el estado de Texas se ha añadido para dar un sentido de escala (NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM).

El hexágono del polo sur visto en el visible en un mosaico de imágenes de JunoCam del 3 de noviembre de 2019 (NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS).

 La cámara JunoCam, añadida a última hora para contentar a la opinión pública, se ha revelado como un magnífico instrumento científico que permite complementar las medidas de JIRAM en el visible. JunoCam ha permitido captar además la compleja estructura tridimensional de las tres capas superiores de nubes (una capa superior de nubes blancas de amoniaco, otra intermedia de nubes marrones de hidrogenosulfuro de amonio y una inferior de nubes de agua). Las imágenes de la atmósfera en la que se aprecian todo tipo de turbulencias y hasta nubes individuales son simplemente alucinantes.

Un grupo de —posiblemente— nubes altas de amoniaco se eleva sobre el resto de capas nubosas en una imagen del 29 de mayo de 2019 (NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS procesado por Kevin M. Gill).

  Otro de los grandes descubrimientos de Juno ha sido confirmar que la atmósfera de Júpiter no es en absoluto homogénea. Uno de los paradigmas de los primeros modelos de Júpiter era que la composición de la atmósfera debía ser igual en todo el planeta por debajo de la capa situada a dos bares de presión. Pero no es así. Casi todas las estructuras superficiales que vemos, empezando por los famosos cinturones y zonas de Júpiter, hunden sus raíces a miles de kilómetros de la superficie —en Júpiter, donde no hay superficie sólida, se toma como referencia para medir la altura el nivel situado a una atmósfera de presión—. La Gran Mancha Roja es una estructura profunda que llega hasta los 300 bares de presión. Este hecho en sí mismo quizás no es sorprendente —aunque hasta hace unos pocos años había modelos que sugerían que se trataba de una estructura poco profunda— teniendo en cuenta el tamaño y duración de esta enorme zona de altas presiones, pero otros ciclones y anticiclones más pequeños también se llegan a profundidades similares. ¿Por qué? No lo sabemos.
 Juno ha medido la cantidad de agua presente en la atmósfera joviana y ha comprobado que es seis veces superior a la media solar. Este resultado contradice el obtenido por la sonda atmosférica de la misión Galileo, que encontró Júpiter más «seco» de lo esperado. Actualmente sabemos que la sonda de galileo se introdujo en una zona poco representativa del planeta. Los resultados de Juno concuerdan con los modelos que sugieren una formación del planeta más cerca del Sol, aunque todavía hay que ver cómo encajan muchos otros resultados.

Un remolino de la atmósfera captado el 3 de noviembre (NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS
procesado por Gerald Eichstädt/Seán Doran).

Distintas estructuras formadas por ondas en las capas superiores de nubes de Júpiter (NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS).

La ‘Mancha Blanca Z’ en una imagen del 21 de julio (NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS procesado por Björn Jónsson).

El tenue anillo de Júpiter visto desde dentro (NASA/JPL-Caltech/SwRI).

La magnetosfera de Júpiter no es un dipolo perfecto y presenta numerosas irregularidades (NASA/JPL-Caltech).

Compleja estructura de las auroras jovianas (NASA/JPL-Caltech/SwRI).

La compleja estructura en la aurora que deja la influencia de Ío en el campo magnético joviano (NASA/JPL-Caltech/SwRI).

 El campo magnético también ha sido otra sorpresa. Lejos de ser un dipolo casi perfecto como se esperaba, la magnetosfera joviana, la más grande e intensa del sistema solar, muestra zonas que se desvían claramente del dipolo, como la apodada como la Gran Mancha Azul, una zona cerca del ecuador con polaridad negativa (obviamente, carece de color y no tiene ninguna conexión, que sepamos, con la Gran Mancha Roja). Del mismo modo, las auroras jovianas se forman mediante mecanismos diferentes a las terrestres que todavía no se comprenden del todo.

Estructura interna de Júpiter a unos 50º de latitud. En amarillo las zonas con mayor concentración de amoniaco. La atmósfera joviana es de todo menos homogénea (NASA/JPL-Caltech/SwRI)

Las zonas y bandas visibles se extienden a una enorme profundidad (NASA/JPL-Caltech/SwRI/JIRAM)

Aunque Juno no fue diseñada para estudiar los satélites de Júpiter, el instrumento JIRAM ha obtenido imágenes de las zonas calientes de los satélites galileanos, destacando las imágenes de Ío en la que se aprecian numerosos volcanes. De hecho, el equipo de Juno se está planteando cambiar la órbita de la sonda en la misión extendida para tener mejores observaciones de los satélites. En 2021 termina la misión primaria de Juno y, si todo sale bien, seguirá funcionando durante muchos años más —aunque cada paso por el perijovio supone recibir una dosis de radiación muy intensa que va degradando poco a poco la electrónica de la nave—, así que, casi con toda seguridad, la NASA aprobará una misión extendida para poder seguir desentrañando los misterios del mayor planeta del sistema solar.

Los volcanes de Ío vistos por JIRAM (NASA/JPL-Caltech/SwRI/JIRAM).

Otros satélites galileanos vistos por JIRAM (NASA/JPL-Caltech/SwRI).

 
Fuente: https://danielmarin.naukas.com/2019/12/16/mision-juno-descubriendo-los-secretos-de-jupiter/