MATEMÁTICAS, FÍSICA Y QUÍMICA: Astronomía y Astrofísica

Juno resuelve el misterio de los relámpagos de Júpiter

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Desde hace décadas se observan relámpagos en la atmósfera de Júpiter, sobre todo cerca de los polos, pero las ondas de radio que emitían parecían diferentes a las de estos destellos luminosos en la Tierra. Ahora, gracias a los radiómetros más potentes de la sonda Juno, se ha comprobado que las frecuencias tampoco son tan diferentes y que los relámpagos de los dos planetas son similares. Además los científicos han podido convertir algunas de sus señales de radio en sonidos audibles.

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SINC | | 08 junio 2018 13:16

<p>La nave espacial Juno detectó relámpagos jovianos de alta y baja frecuencia cuando ha sobrevolado Júpiter. / NASA/JPL/Macmillan Publishers Ltd/<a href="https://www.nature.com/articles/s41550-018-0483-3" target="_blank">Jacob Bortnik-<em>Nat.Ast.</em></a></p>

La nave espacial Juno detectó relámpagos jovianos de alta y baja frecuencia cuando ha sobrevolado Júpiter. / NASA/JPL/Macmillan Publishers Ltd/Jacob Bortnik-Nat.Ast.

Desde que la nave espacial Voyager 1 de la NASA sobrevoló Júpiter en marzo de 1979, los astrónomos se han preguntado sobre el origen de los relámpagos de Júpiter. Aquel encuentro confirmó la existencia de estos destellos luminosos en el gigante gaseoso, pero las señales de radio asociadas no coincidían con los que producen los rayos y relámpagos en la Tierra.

Pero gracias a los datos recogidos por la sonda Juno, que orbita alrededor de Júpiter desde el 4 de julio de 2016, se ha comprobado que en realidad los relámpagos jovianos y terrestres son muy similares, aunque aparecen en regiones diferentes. El estudio se presenta esta semana en la revista Nature.

Los relámpagos jovianos y terrestres son similares aunque los de Júpiter aparecen en los polos y en la Tierra son más frecuentes en el ecuador 

"No importa en qué planeta estés, los relámpagos actúan como transmisores de ondas de radio cuando cruzan el cielo", señala Shannon Brown, investigadora del Jet Propulsion Laboratory de la NASA y autora principal del trabajo. "Hasta Juno, todas las señales registradas por las naves espaciales anteriores (Voyagers 1 y 2, Galileo, Cassini) se limitaron a detecciones visuales o del rango de kilohercios en el espectro de radio (frecuencias bajas). Se plantearon muchas teorías, pero sin respuesta".

Sin embargo, entre el conjunto de instrumentos altamente sensibles de Juno se encuentra su radiometro de microondas (MWR), que registra las emisiones del gigante gaseoso en un amplio espectro de frecuencias.

"Con los datos de los primeros ocho sobrevuelos, MWR detectó 377 relámpagos –dice Brown– en el rango de megahercios y gigahercios (frecuencias altas), que es lo que puedes encontrar con las emisiones de relampagos terrestres. Creemos que la razón por la que somos los únicos que lo hemos podido observar es porque Juno está volando más cerca de la iluminación que nunca, registrando frecuencias de radio que atraviesan fácilmente la ionosfera de Júpiter".

A pesar de sus similitudes, las observaciones revelan que los relámpagos aparecen en zonas distintas en los dos planetas: "Hay mucha actividad cerca de los polos en Júpiter, pero ninguna cerca del ecuador, como sí ocurre en nuestro planeta. Puedes preguntarle a cualquiera que viva en los trópicos".

Según los autores, hay una explicación: nuestro ecuador está más afectado por los rayos del sol, y el aire cálido y húmedo se eleva más libremente en esa zona por las corrientes de convección, lo que alimenta las imponentes tormentas eléctricas que producen rayos.

Ecuador joviano más estable que los polos

Sin embargo, la órbita de Júpiter está cinco veces más lejos del Sol que la de la Tierra, lo que significa que el planeta gigante recibe 25 veces menos luz solar que el nuestro. En el gigante gaseoso se calienta el ecuador lo suficiente como para crear estabilidad en la atmósfera superior, inhibiendo el aumento del aire caliente que también llega del interior. Pero en los polos, que no tienen ese calor de nivel superior y, por tanto, no tienen estabilidad atmosférica, permiten que los gases cálidos del interior de Júpiter se eleven, impulsando la convección y generando los relámpagos.

"Estos hallazgos podrían ayudar a mejorar nuestra comprensión de la composición, la circulación y los flujos de energía en Júpiter", destaca Brown, quien reconoce que todavía queda una pregunta sin respuesta: "Aunque vemos relámpagos cerca de ambos polos, ¿por qué se registran principalmente en el polo norte?"

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Ilustración de los relámpagos en el polo norte de Júpiter. / NASA/JPL-Caltech/SwRI/JunoCam

También relacionado con los destellos luminosos de la atmósfera de Júpiter, esta semana se publica un segundo artículo en Nature Astrónomy, donde la investigadora Ivana Kolmašová de la Academia Checa de Ciencias, junto a otros colegas, presenta la base de datos más grande de emisiones de radio de baja frecuencia (los denominados whistlers) generadas por relámpagos alrededor de Jupiter.

Los investigadores han convertido algunas señales de radio de los relámpagos de Júpiter en frecuencias audibles

Se trata de un conjunto de más de 1.600 señales recopiladas por el instrumento Waves de Juno, una cifra casi diez veces mayor que la obtenida por el Voyager 1. La sonda detectó picos de cuatro relámpagos por segundo, una tasa similar a las observadas en tormentas eléctricas en la Tierra y seis veces mayor que las velocidades máximas captadas con Voyager 1.

Los autores también han convertido algunas señales de radio de los relámpagos en frecuencias audibles, pero según explica Kolmašová a Sinc no hay que confundir estos sonidos con los truenos: “Este es un malentendido básico que surge del hecho de que observamos señales luminosas de relámpagos en frecuencias audibles. Sin embargo, medimos campos eléctricos y magnéticos, que son detectables por antenas y electrónica, no por el oído humano”.

“Para disfrutar de la belleza musical de los whistlers jovianos, uno debe convertir estas medidas en sonido de forma artificial, usando un altavoz o auriculares. Nuestro trabajo, por lo tanto, no muestra ningún trueno en Júpiter, eso es lo que la gente en la Tierra solemos oír después de ver una descarga de relámpagos. Hasta ahora Juno ha detectado relámpagos en radiofrecuencias: Waves a frecuencias audibles y MWR a frecuencias de alrededor de 600 MHz (llamados sferics)”.

Los científicos confían en seguir descubriendo los secretos de los relámpagos y otras características de Júpiter cuando la sonda Juno haga su siguiente sobrevuelo, el número 13, sobre las misteriosas nubes del gigante gaseoso. Será el próximo 16 de julio.

Ondas de radio de los relámpagos de Júpiter:

No son truenos, pero los investigadores han convertido estos espectrogramas de los relámpagos de Júpiter en sonidos audibles (el sonido se repite tres veces en cada ejemplo). / Ivana Kolmašová et al./Nature Astronomy

Referencias bibliográficas:

Shannon Brown et al.:  “Prevalent lightning sferics at 600 megahertz near Jupiter’s poles”. Nature, 2018. Ivana Kolmašová  et al.: “Discovery of rapid whistlers close to Jupiter implying lightning rates similar to those on Earth”. Nature Astronomy, 2018

Zona geográfica: Internacional
Fuente: NASA/SINC

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