El Telescopio Espacial Webb revela una nueva característica en la atmósfera de Júpiter: «nos sorprendió totalmente»

Una estrecha corriente en chorro cerca del ecuador de Júpiter tiene vientos que viajan a 320 mph.

Júpiter Contiene algunas de las características más notables de la atmósfera de nuestro sistema solar. La Gran Mancha Roja del planeta, lo suficientemente grande como para envolver la Tierra, es casi tan reconocible como algunos de los diversos ríos y montañas del planeta que llamamos hogar.

Sin embargo, al igual que la Tierra, Júpiter cambia constantemente y hay mucho sobre el planeta que aún tenemos que aprender. NASA‘s Telescopio espacial James Webb Desvela algunos de estos misterios, revelando nuevas características de Júpiter que no habíamos visto antes, incluido un jet de alta velocidad que se desplaza sobre el ecuador del planeta. Si bien la corriente en chorro no es visualmente tan clara o sorprendente como algunas de las otras características de Júpiter, sí brinda a los investigadores una visión fascinante de cómo las capas atmosféricas del planeta interactúan entre sí y cómo Webb ayudará en estas investigaciones en el futuro.

Los investigadores que utilizan la NIRCam (cámara de infrarrojo cercano) del telescopio espacial James Webb de la NASA han detectado una corriente en chorro de alta velocidad ubicada justo encima del ecuador de Júpiter, por encima de las principales superficies de las nubes. A una longitud de onda de 2,12 micrones, que se observa entre altitudes de aproximadamente 12 a 21 millas (20 a 35 kilómetros) sobre las cimas de las nubes de Júpiter, los investigadores observaron varias cizalladuras del viento, o regiones donde la velocidad del viento cambia con la altura o la distancia, lo que les permitió para observar una huella El Avión. Esta imagen resalta varias características alrededor de la región ecuatorial de Júpiter que, entre una revolución del planeta (10 horas), están claramente perturbadas por el movimiento de la corriente en chorro. Crédito de la imagen: NASA, ESA, CSA, STScI, Ricardo Hueso (UPV), Emke de Pater (UC Berkeley), Thierry Fouchet (Observatorio de París), Lee Fletcher (Universidad de Leicester), Michael H. Wong (Universidad de California en Berkeley) ), Joseph DePasquale (STScI)

El Telescopio Espacial Webb descubre una nueva característica en la atmósfera de Júpiter

El telescopio espacial James Webb de la NASA ha descubierto una nueva característica nunca antes vista en la atmósfera de Júpiter. El chorro de alta velocidad, de más de 4.800 kilómetros (3.000 millas) de ancho, se encuentra sobre el ecuador de Júpiter, sobre las principales superficies de nubes. El descubrimiento de este chorro da una idea de cómo interactúan entre sí las capas de la turbulenta atmósfera de Júpiter, y de cómo Webb es el único capaz de rastrear esas características.

«Esto es algo que nos sorprendió por completo», dijo Ricardo Hueso de la Universidad del País Vasco en Bilbao, España, autor principal del artículo que describe los hallazgos. «Lo que siempre vimos como una neblina borrosa en la atmósfera de Júpiter ahora aparece como características claras que podemos rastrear junto con la rápida rotación del planeta».

Las capacidades de imagen únicas de Webb

El equipo de investigación analizó datos de la Webb NIRCam (cámara de infrarrojo cercano) capturados en julio de 2022. Programa científico de publicación temprana, codirigido por Imke de Pater de Universidad de California, Berkeley y Thierry Foucher del Observatorio de París – fue diseñado para tomar imágenes de Júpiter con 10 horas de diferencia, o un día de Júpiter, en cuatro filtros diferentes, cada uno de ellos excepcionalmente capaz de detectar cambios en pequeñas características a diferentes altitudes de la atmósfera de Júpiter.

Júpiter tiene una atmósfera en capas, y esta ilustración muestra cómo Webb es el único capaz de recopilar información de capas más altas de la atmósfera que antes. Los científicos pudieron utilizar Webb para determinar la velocidad del viento en diferentes capas de la atmósfera de Júpiter para aislar el chorro de alta velocidad. Las observaciones de Júpiter se realizaron con 10 horas de diferencia, o un día de Júpiter, en tres filtros diferentes, descritos aquí, cada uno de ellos excepcionalmente capaz de detectar cambios en pequeñas características a diferentes altitudes de la atmósfera de Júpiter. Crédito de la imagen: NASA, ESA, CSA, STScI, Ricardo Hueso (UPV), Emke de Pater (UC Berkeley), Thierry Fouchet (Observatorio de París), Lee Fletcher (Universidad de Leicester), Michael H. Wong (Universidad de California en Berkeley) , Andy James (STScI)

“Aunque muchos telescopios terrestres y naves espaciales como Juno y… Cassiniy la nasa telescopio espacial Hubble De Pater observó los patrones climáticos cambiantes del sistema joviano y Webb ya había proporcionado nuevos hallazgos sobre los anillos, los satélites y la atmósfera de Júpiter.

Capas contrastantes de la atmósfera.

Si bien Júpiter se diferencia de la Tierra en muchos aspectos (Júpiter es un gigante gaseoso y la Tierra es un mundo rocoso y templado), ambos planetas tienen atmósferas en capas. Las longitudes de onda infrarroja, visible, de radio y ultravioleta observadas por estas otras misiones detectan las capas inferiores y más profundas de la atmósfera del planeta, donde Tormentas gigantes Hay nubes de hielo de amoníaco.

Por otro lado, la visión de Webb más lejos que antes en el infrarrojo cercano es sensible a las capas más altas de la atmósfera, a unas 15 a 30 millas (25 a 50 kilómetros) por encima de las cimas de las nubes de Júpiter. En las imágenes del infrarrojo cercano, la neblina a gran altitud suele aparecer borrosa, con un brillo mayor por encima de la región ecuatorial. Con Web, los detalles finos se resuelven dentro de la banda brillante y borrosa.

Esta ilustración de relámpagos, torres convectivas (cabezas de trueno), nubes de aguas profundas y espacio libre en la atmósfera de Júpiter se basa en datos recopilados por la nave espacial Juno, el Telescopio Espacial Hubble y el Observatorio Gemini. Juno detecta señales de radio generadas por descargas de rayos. Debido a que las ondas de radio pueden atravesar todas las capas de nubes de Júpiter, Juno es capaz de detectar relámpagos en las nubes profundas, así como relámpagos en el lado diurno del planeta. Hubble detecta la luz solar reflejándose en las nubes en la atmósfera de Júpiter. Diferentes longitudes de onda penetran a diferentes profundidades en las nubes, lo que brinda a los investigadores la capacidad de determinar las alturas relativas de las cimas de las nubes. Gemini mapea el espesor de las nubes frías que bloquean la luz infrarroja térmica de las capas más cálidas de la atmósfera debajo de las nubes. Las nubes densas aparecen oscuras en los mapas infrarrojos, mientras que los claros aparecen brillantes. La recopilación de observaciones se puede utilizar para mapear la estructura de las nubes en tres dimensiones e inferir detalles de la circulación atmosférica. Nubes espesas y altísimas se forman a medida que se eleva el aire húmedo (corriente ascendente de agua y convección activa). Las purgas se forman donde se hunde el aire más seco (inferior). Las nubes que se muestran se elevan cinco veces más que torres de convección similares en la atmósfera relativamente poco profunda de la Tierra. El área que se muestra cubre un área horizontal un tercio más grande que los Estados Unidos continentales. Crédito de la imagen: NASA, ESA, M. H. Wong (UC Berkeley) y A. James y MW Carruthers (STScI)

Características de la nueva corriente en chorro

La corriente en chorro recién descubierta viaja a aproximadamente 320 millas por hora (515 kilómetros por hora), dos veces más rápido que los vientos sostenidos que soplan en la superficie de la Tierra. huracán categoría 5 Aquí en la tierra. Se encuentra a unos 40 kilómetros (25 millas) por encima de las nubes, en la estratosfera inferior de Júpiter (ver gráfico arriba).

Al comparar los vientos observados por Webb a gran altura con los vientos observados por el Hubble en capas más profundas, el equipo pudo medir qué tan rápido los vientos cambian con la altura y generan cizalladura del viento.

Si bien la exquisita resolución y cobertura de longitud de onda de Webb permitieron la detección de pequeñas nubes utilizadas para rastrear el chorro, las observaciones complementarias del Hubble tomadas un día después de las observaciones de Webb también fueron cruciales para determinar el estado fundamental de la atmósfera ecuatorial de Júpiter y observar el desarrollo de tormentas convectivas hacia el ecuador. Júpiter no está conectado con el avión.

«Sabíamos que las diferentes longitudes de onda de Webb y Hubble revelarían la estructura tridimensional de las nubes de tormenta, pero también pudimos utilizar la sincronización de los datos para ver qué tan rápido se desarrollan las tormentas», añadió el miembro del equipo Michael Wong de la Universidad de California. , California. California, Berkeley, quien dirigió las observaciones asociadas del Hubble.

Observaciones e implicaciones futuras.

Los investigadores esperan observaciones adicionales de Júpiter con Webb para determinar si la velocidad y la altitud del avión cambian con el tiempo.

«Júpiter tiene un patrón complejo pero repetitivo de vientos y temperaturas en la estratosfera ecuatorial, muy por encima de los vientos en las nubes y la niebla medidos en estas longitudes de onda», explicó Lee Fletcher, miembro del equipo de la Universidad de Leicester en el Reino Unido. «Si la fuerza de este nuevo chorro está relacionada con este patrón estratosférico oscilante, podríamos esperar que el chorro cambie dramáticamente en los próximos dos a cuatro años; será realmente interesante probar esta teoría en los próximos años».

Continuó: “Es sorprendente para mí que después de años de rastrear las nubes y los vientos de Júpiter desde numerosos observatorios, todavía tengamos más que aprender sobre Júpiter, y características como esta podrían permanecer ocultas a la vista hasta que se tomen estas nuevas imágenes NIRCam en 2022. .”». Fletcher.

Los hallazgos de los investigadores se publicaron recientemente en astronomía de la naturaleza.

Referencia: “Un chorro ecuatorial estrecho y condensado en la estratosfera inferior de Júpiter observado por el telescopio espacial James Webb” por Ricardo Hueso, Agustín Sanchez-La Vega, Thierry Foucher, Imke de Pater, Arati Antoniano, Lee N. Fletcher, Michael H. Wong y Pablo Rodríguez-Offaly, Lawrence A. Sromowski, Patrick M. Frey, Glenn S. Orton, Sandrine Girlet, Patrick J. J. Irwin, Emmanuel Lelouch, Jake Harkett, Catherine de Clare, Henrik Melin, Vincent Hue, Amy A. Simon, Statia Luszcz-Cook y Kunio M. Sayanagi, 19 de octubre de 2023, astronomía de la naturaleza.
doi: 10.1038/s41550-023-02099-2

El Telescopio Espacial James Webb es el observatorio científico espacial más importante del mundo. Webb resuelve los misterios de nuestro sistema solar, mira más allá de los mundos distantes alrededor de otras estrellas y explora las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. WEB es un programa internacional liderado por la NASA con su socio la Agencia Espacial Europea (ESA).Agencia Espacial Europea) y la Agencia Espacial Canadiense.