El trabajo colaborativo de astrónomos aficionados y profesionales ha ayudado a resolver malentendidos de larga data sobre la estructura de las nubes de Júpiter. En lugar de formarse a partir de hielo de amoníaco (la opinión convencional), ahora parece que se formaron a partir de hidrosulfuro de amonio mezclado con smog.
Se publican los resultados Revista de investigación geofísica – Planetas.
El Dr. Steven Hill, un astrónomo aficionado radicado en Colorado, inició el nuevo descubrimiento. Recientemente, demostró que la abundancia de amoníaco y la presión en las cimas de las nubes en la atmósfera de Júpiter se pueden cartografiar utilizando telescopios disponibles comercialmente y algunos filtros de color especiales. Sorprendentemente, estos primeros resultados no sólo mostraron la abundancia de amoníaco en la atmósfera de Júpiter cartografiada por astrónomos aficionados, sino que también mostraron que las nubes residen demasiado profundas dentro de la cálida atmósfera de Júpiter para ser consistentes con las nubes de hielo de amoníaco.
En este nuevo estudio, el profesor Patrick Irwin del Departamento de Física de la Universidad de Oxford aplicó los métodos analíticos del Dr. Steven Hill a las observaciones de Júpiter realizadas con el instrumento Explorador Espectroscópico de Unidades Múltiples (MUSE) en el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral en Chile. . MUSE utiliza el poder de la espectroscopia, en la que los gases de Júpiter crean huellas dactilares de luz visible en diferentes longitudes de onda, para mapear el amoníaco y las alturas de las nubes en la atmósfera del gigante gaseoso.
Al simular cómo interactúa la luz con el gas y las nubes en un modelo por computadora, el profesor Irwin y su equipo descubrieron que las primeras nubes de Júpiter, que podemos ver a través de nuestros telescopios domésticos, deben ser mucho más profundas de lo que se pensaba anteriormente, con alta presión y en una región. de alta temperatura. De hecho, hace demasiado calor para que se condense el amoníaco. En cambio, esas nubes tienen que estar hechas de algo diferente: hidrosulfuro de amonio.
Análisis anteriores de observaciones de MUSE indicaron resultados similares. Sin embargo, debido a que estos análisis se realizaron con métodos sofisticados y altamente complejos que sólo podían ser realizados por unos pocos grupos en todo el mundo, fue difícil confirmar este resultado. En este nuevo trabajo, el equipo de Irwin descubrió que el método del Dr. Hill para comparar el brillo de filtros de color estrechos y adyacentes daba resultados idénticos. Y como este nuevo método es tan rápido y sencillo, es muy fácil de verificar. Por lo tanto, el equipo concluyó que las nubes de Júpiter están efectivamente a una presión más profunda que las nubes de amoníaco esperadas a 700 mb y, por lo tanto, no pueden estar compuestas de hielo de amoníaco puro.
El profesor Irwin dijo: “¡Me sorprende que un método tan simple sea capaz de sondear tan profundamente en la atmósfera y demostrar tan claramente que las nubes principales no pueden ser hielo de amoníaco puro! Estos resultados muestran que un aficionado innovador que utiliza una cámara moderna y filtros especiales podemos ver Júpiter podría abrir una nueva ventana a la atmósfera y contribuir a comprender la naturaleza de las misteriosas nubes de Júpiter y cómo funciona la atmósfera”.
El Dr. Steven Hill, que tiene un doctorado en astrofísica de la Universidad de Colorado y trabaja en pronóstico del clima espacial, dice: “Siempre estoy buscando impulsar mis observaciones para ver qué mediciones físicas puedo hacer con equipos comerciales modestos. Con suerte, Puedo hacer trabajos profesionales para aficionados.” Puede que encuentre nuevas formas de hacer contribuciones útiles, ¡pero ciertamente no esperaba resultados tan fructíferos como este proyecto!”
Los mapas de amoníaco resultantes de esta sencilla técnica analítica se pueden determinar a una fracción del coste computacional de métodos más sofisticados. Esto significa que puede ser utilizado por científicos ciudadanos para rastrear variaciones en el amoníaco y la presión en las cimas de las nubes en las características de la atmósfera de Júpiter, incluidas las bandas de Júpiter, pequeñas tormentas y grandes vórtices como la Gran Mancha Roja.
John Rogers (Asociación Astronómica Británica), coautor del estudio, añadió: “Una ventaja particular de esta técnica es que los aficionados pueden utilizarla con frecuencia para vincular los cambios climáticos visibles en Júpiter con las variaciones de amoníaco, que pueden ser elementos importantes”. .
Entonces, ¿por qué el amoníaco forma nubes densas? La fotoquímica (reacciones químicas provocadas por la luz solar) es muy activa en la atmósfera de Júpiter, y el profesor Irwin y sus colegas sugieren que en regiones donde el aire húmedo y rico en amoníaco se eleva, el amoníaco se destruye y/o se combina con productos fotoquímicos más rápido que el hielo de amoníaco. es mixto. puede formar Por lo tanto, es posible que la capa de nubes original se haya mezclado con hidrosulfuro de amonio en productos fotoquímicos y nebulosos, produciendo los colores rojo y marrón que se ven en las imágenes de Júpiter.
En regiones pequeñas, donde la convección es particularmente fuerte, las corrientes ascendentes pueden ser lo suficientemente rápidas como para formar hielo de amoníaco fresco, y dichas regiones han sido observadas ocasionalmente por naves espaciales como la Galileo de la NASA y más recientemente por la Juno de la NASA, donde hay algunas pequeñas nubes blancas altas. . Como se ve, las nubes principales de abajo proyectan sus sombras sobre la cubierta.
El profesor Irwin y su equipo también aplicaron el método a las observaciones de Saturno del VLT/MUSE y encontraron una concordancia similar con los mapas de amoníaco obtenidos de otros estudios, incluido uno determinado a partir de las observaciones del Telescopio Espacial James Webb. De manera similar, encontraron la capa principal de reflectancia por debajo del nivel esperado de condensación de amoníaco, lo que sugiere que está ocurriendo un proceso fotoquímico similar en la atmósfera de Saturno.